Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik Jilid I

BUKU PEGANGAN

TEKNIK TENAGA LISTRIK DR. A. ARISMUNANDAR

DR. S. KUWAHARA

-fl ,LIS.TAl{4.,{N URS}FAF{ t\4/A.

I * .N

:,iil

?

e l==

TIiWUle

1

I

Xli

Egilr EErn

BH

I T

3

JILID

I

PEMBANGKITAN DENGAN TENAGA AIR

BUKU PEGANGAN

TEKNIK TENAGA LISTRIK JILID

I:

PEMBANGKITAN DENGAN TENAGA AIR

OLEH

Dn. AnroNo ArusuuNaNDAR, M.A.Sc. Direktur Lembaga Masalah Ke t enagaan Perusahaan Umum Listrik Negara

Dn. Susuuu Kuw.lnau Executive Director, Electric Power Development Co., Ltd. (EPDC) Tokyo, Japan

Cetakan Kedelapan

#

PT PRADI{UA BRA}IIIA JAKA

R

TA

7

Perputakaan Nasional

:

katalog dalam terbitan

6Df)

Arismunandar, Artono Buku pegangan teknik tenaga listrik / Artono Arismunandar, Susumu Kuwahara. - Cet. 8 - Jakarta : Pradnya Paramita ,2004

3Jil.:26cm.

Isi : Jil I Pembangkitan dengan tenaga3ir : Jil.[ . Saluran transmisi ; Jil. Itr. Gardu Induk. rsBN 979-408-176-0 (Ji1.1) rsBN 979-408-177 -9 (Jil.2) rsBN 979-408 -178-7 (Jil.3) 1. Listrik, Tenaga . I.Judul. II. Kuwahara, Susumu. 621.31

,4\.

szt-

1BR" i P Pnta

BUKU PEGANGAN TEHNIK TENAGA LISTRIK I

Oleh

:

DR. Artono Arismunandar M.A.Sc. DR. Susumu Kuwahara

CI

Association For lnternational Technical Promotion

O

Hak Cipta dilindungi oleh Undang - undang

Diterbitkan

oleh

:

PT Pradnya Paramita Jalan Bunga 8 -8

A

Jakarta 13140 Anggota IKAPI Cetakankedelapan :2004 : PT Penebar Swadaya Jakarta Dicetak oleh

PRAKATA Penulisan buku ini didorong oleh keinginan penulis untuk ikut mengisi kelangkaan kepustakaan teknik, khususnya teknik tenaga listrik, dalam bahasa Indonesia. Kelangkaan (scarcity) ini disebabkan karena berbagai hal, antara lain, karena mereka yang mendalami persoalannya biasanya terlalu sibuk untuk dapat menyisihkan sebagian waktunya guna menulis buku, atau karena mereka menganggapnya kurang menguntungkan dilihat dari segi keuangan. Sebab yang lain adalah terbatasnya pasaran, yang dipengaruhi oleh jumlah tenaga ahli dan tenaga kejuruan (yang merupakan lingkungan pembaca buku-buku teknik) yang relatif kecil, serta iklim masyarakat yang memang belum gandrung-buku (book-minded). Daya beli masyarakat yang masih terbatas juga merupakan faktor yang menentukan. Berhubung dengan hal-hal di atas, maka penulis bersedia mempertimbangkan tawaran Tuan Koichi Fukui, Sekretaris Jenderal Badan Promosi Teknik Internasional (AITEP Jepang), untuk bersama seorang pengarang Jepang menulis sebuah buku pegangan dalam bidang teknik tenaga listrik. Badan ini merupakan organisasi tanpa-laba (non-profit) yang pembentukannya disahkan oleh Menteri Luar Negeri Jepang pada tanggal 6 Desember 1967. Tujuannya adalah ikut membantu perkembangan ekonomi wilayah Asia Tenggara dengan cara menerbitkan buku-buku pegangan dalam bidang teknik yang ditulis bersama (co-authorship) oleh pengarang-pengarang Jepang dan penulis-penulis wilayah dalam bahasa tersebut terakhir. Oleh karena tujuannya yang baik itu serta mengingat akan kekosongan akan kepustakaan teknik tenaga listrik yang kian hari kian terasa, maka tawaran Tuan Fukui sungguh menarik bagi penulis ini waktu itu. Namun, bila penulis teringat akan kenyataan bahwa tidak mungkin merubah jumlah jam dalam sehari serta kesibukan-kesibukan penulis sebagai seorang administrator, maka uluran tangan persahabatan itu berat rasanya untuk diterima. Penulis ini memerlukan waktu berpikir beberapa malam untuk menimbang-nimbang manfaat buku ini bagi masyarakat luas pada umumnya, dunia teknik tenaga listrik pada khususnya, dibandingkan dengan kelipat-gandaan usaha yang harus diberikan oleh penulis untuk menyisihkan sebagian kecil dari waktunya bagi buku ini. Setelah merundingkan masalahnya dengan atasannya, Ir' Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, serta berkat pengertian, dorongan dan izin beliau, penulis berketetapan untuk membantu usaha badan promosi tersebut terdahulu. Demikianlah, maka naskah perjanjian kerjasama ditandatangani pada tgl 27 September 1971, dua bulan sesudah Tuan Fukui menyodorkannya kepada penulis. Buku ini didasarkan atas naskah dalam Bahasa Inggeris berjudul ELECTRIC POWER ENGINEERING HANDBOOK yang ditulis oleh Dr. Susumu Kuwahara, salah seorang Direktur dari Electric Power Development Company, Ltd. (EPDC), satu-satunya perusahaan listrik yang dimiliki negara di Jepang. Oleh karena itu, mudah dimengerti mengapa dasar penulisannya adalah keadaan di Jepang sendiri. Dalam'BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini dicoba menyesuaikan penulisannya dengan keadaan di Indonesiatentu saja dalam batas-batas kemungkinan yang ada-serta melengkapinya dengan keadaan di negara-negara lain di luar Jepang, baik yang didapat dari kepustakaan, maupun dari pengalaman kerja penulis ini sendiri di Kanada dan Amerika Serikat. Penyesuaian dengan keadaan Indonesia tidak mudah karena ketentuan-ketentuan, peraturan-peraturan dan standarstandar kurang sekali, tidak ada atau belum ada. Lagi pula, konsultasi penulis dengan lingkungan teknik yang lebih luas mengenai pengalaman-pengalaman praktis dalam bidang tenaga listrik di Indonesia dewasa ini belum dimungkinkan. Kekurangan ini diharapkan

r I

(4)

Prakata

dapat diatasi pada edisi berikutnya. Buku. pegangan (handbook) yang lengkap mengenai teknik tenaga listrik seharusnya memuat segala aspek pembangkitan (generation), transformasi, penyaluran (transmission) dan distribusi tenaga listrik. Namun, karena berbagai hal, pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan tiga jilid, yakni:

I. II. III.

Pembangkitan dengan Tenaga Air. Saluran Transmisi. Gardu Induk Jilid I memuat hal-hal yang berhubungan dengan berbagai aspek pembangkitan tenaga listrik dari tenaga air, mulai dari prinsip-prinsipnya, hubungannya dengan aliran sungai, perencanaan pusat listrik tenaga air (PLTA), bangunan sipilnya, turbin air, pembangkit, pembangunan dan pengujiannya bila selesai, sampai kepada operasi serta pemeliharaannya. Jilid II berisi berbagai aspek penyaluran tenaga listrik, antara lain tentang penghantar, isolator, bangunan penopang, karakteristik listrik, gangguan-gangguan dan pengamanannya, perencanaan dan konstruksinya, serta penyaluran bawah-tanah. Jilid II menyangkut alat-peralatan serta halikhwal dalam gardu induk, misalnya tentang peralatan listrik yang ada, rangkaiannya, isolasi, dan sebagainya. Karena sifat penerbitannya sebagai satu buku, tetapi yang terbagi menjadi tiga jilid agar dapat dicapai oleh daya-beli masyarakat, maka apa yang sudah diuraikan dalam jilid yang satu tidak akan dibahas lagi dalam jilid yang lain. Contohnya, koordinasi isolasi yang dibahas dalam Jilid III tidak akan diungkapkan lagi dalam jilid-jilid yang lain, meskipun

ceritanya berlaku pula di sana. Buku ini ditujukan kepada masyarakat luas yang ingin mengetahui sedikit-banyak tentang teknik tenaga listrik. Namun, pemanfaatannya secara optimal baru akan terasa bila pembaca

memiliki pengetahuan sekurang-kurangnya sederajat dengan pengetahuan sarjana muda teknik tenaga listrik. Dalam rangka partisipasi penulis dalam pembinaan bahasa nasional, maka dalam buku ini diusahakan sebanyak mungkin psnggunaan istilah-istilah Bahasa Indonesia, baik yang sudah lazim dipakai, maupun yang di sana-sini baru kadang-kadang saja digunakan oleh para teknisi Indonesia. Apabila dalam hal terakhir ini penulis dianggap terlalu berani, maka penulis bersedia menerima kecaman yang membangun dari para pembaca. Yang penting adalah bahwa dari kecaman-kecamau ini akan lahir istilah-istilah yang definitip, sehingga lambat-laun Bahasa Indonesia dapat berkembang menjadi bahasa teknik dan ilmu pengetahuan setaraf dengan bahasa-bahasa lain di dunia. Seperti telah disinggung di atas, buku ini masih jauh dari sempurna. Sebabnya adalah waktu persiapannyayangterlalu singkat, sehingga

kurang kesempatan untuk melihat sampai di mana kondisi-kondisi yang berlaku di luar negeri (terutama Jepang dan Amerika Serikat) dapat diterapkan di Indonesia. Tetapi penulis beserta rekan-rekannya bersedia mencantumkan nama mereka pada buku ini karena mereka yakin bahwa adanya sesuatu pegangan, standar atau ketentuan, lebih baik dari pada ketiadaan pegangan sama sekali. Yang jelas, di dalam buku ini ada satu pegangan yang menurut pendapat penulis penting artinya bagi kaum teknisi Indonesia, yaitu adanya uraian tentang pemeliharaan (maintenance) dalam tiap-tiap jilid. Mudah-mudahan dari satu segi ini saja buku ini sudah boleh dikatakan ada gunanya. Sebagai buku pegangan, presentasi dalam buku ini ditekankan pada pokok-pokok yang diperlukan dalam praktek teknik tenaga listrik sehari-hari. Oleh sebab itu di sini akan lebih

banyak terlihat tabel-tabel dan gambar-gambar dari pada rumus-rumus yang rumit; apabila persamaan-persamaan diperlukan juga, maka p€nurunannya tidak diberikan oleh karena hal ini sudah ada dalam karya yang direferensikan. Dalam penentuan bahan referensi, yang dipertimbangkan adalah kebenaran isi dan kepentingannya. Meskipun penulis sudah berusaha untuk memasukkan semua karya asli yang penting sebagai referensi dalam buku ini, masih ada kemungkinan bahwa beberapa di antaranya belum tersebut. Bila yang terakhir ini terjadi,

penulis mohon dimaafkan.

Prakata

(5)

Di atas disinggung bahwa pada tahap pertama ini hanya akan diterbitkan sebagian saja dari bahan-bahan yang seharusnya ada dalam suatu buku pegangan tentang teknik tenaga listrik. Bagian-bagian yang lain, misalnya yang menyangkut pembangkitan tenaga listrik dari tenaga termis (uap, diesel, gas, nuklir, panas bumi) serta distribusi tenaga listrik akan diterbitkan pada waktunya, bila keadaan telah memungkinkan. Karena berbagai hal, antara lain, berlakunya Ejaan Bahasa Indonesia Yang Disempurnakan, bagian-bagian yang sudah dapat diterbitkanpun tidak keluar menurut urutan nomor jilidnya. Sangat besar kemungkinannya bahwa Jilid II akan terbit paling awal. Buku ini merupakan hasil karya sebuah kelompok Jepang-Indonesia yang terdiri dari Dr. S. Kuwahara tersebut terdahulu, dibantu oleh Tuan-Tuan Toshiyasu Tako, Hiroshi Horie dan Bunichi Nishimura, serta pejabat-pejabat Lembaga Masalah Ketenagaan, yakni Ir. Ibnu Subroto, Ir. Supartomo, Ir. Komari dan penulis sendiri. Tanpa kerjasama yang baik, buku ini tidak mungkin dapat muncul dalam bentuknya yang sekarang ini. Dalam hal terakhir, kepercayaan penerbit kepada penulis juga merupakan faktor pendorong yang tak ternilai artinya. Para penulis sangat berterima-kasih kepada Ir. Abdul Kadir, Direktur Utama Perusahaan Umum Listrik Negara, atas pengertian yang baik, pemberian izin penerbitan serta sambutan beliau untuk buku ini; dan kepada Tuan Haruki Watanabe, Penasehat Ahli (Pemerintah Jepang) pada Lembaga Masalah Ketenagaan, atas bantuan serta jasa-jasanya dalam berbagai

bentuk. Penulis Prakata ini berhutang budi kepada kedua orang tuanya yang telah banyak memberikan dorongan kepada anak-anak mereka untuk maju dan berguna bagi masyarakat. Akhirulkalam, penulis ini ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada isteri dan anak-anaknya yang telah banyak mengorbankan jam-jam rekreasi, hari-hari Minggu dan hari-hari libur untuk kepentingan penulisan buku ini oleh suami dan ayah mereka; dan khusus kepada isterinya atas pengertiannya yang mendalam serta bantuannya yang tak terhingga dalam pengerjaan gambar-gambar, tabel-tabel dan daftar-daftar. Jakarta, Agustus 1972.

/'"2>r? J.f A. AnrsuuNANDAR

l

j ''l

SAMBUTAN Buku-buku dalam bidang teknik yang ditulis dalam Bahasa Indonesia sedikit sekali jumlahnya. Buku-buku dalam bidang teknik tenaga listrik (electric power engineering) pada umumnya, yang mencakup hal-hal yang perlu diketahui oleh seorang sarjana muda ke atas pada khususnya, boleh dikatakan tidak ada. Padahal, kebutuhan akan buku-buku tadi makin hari makin terasa. Betapa tidak. Permintaan masyarakat akan tenaga listrik melonjak dengan pesat, meskipun kemampuan Negara memenuhinya masih terbatas. Sesudah mengalami masa suram sebelum tahun 1966, sekarang sudah mulai terlihat titik-titik terang, meskipun belum

sepenuhnya memenuhi harapan masyarakat. Dari Anggaran Pembangunan Lima Tahun (PELITA) Pertama didapatkan dana untuk menambah kapasitas terpasang sehingga jumlahnya pada tahun 1974 akan mencapai kurang lebih I juta kilowatt. Jumlah anggaran yang disediakan dalam PELITA Kedua diharapkan akan bertambah besar, berhubung dengan meningkatnya peranan sektor tenaga listrik karena aksentuasi PELITA Kedua, Ketiga, dan seterusnya, pada industrialisasi secara bertahap. Dengan perkembangan ekonomi sebesar 7 /o setahun dalam PELITA Kedua, diharapkan akan dicapai laju pertumbuhan sektor tenaga listrik sebesar 12,5/, setahun, sehingga jumlah daya terpasang pada akhir masa PELITA tersebut akan mencapai 1,75 juta kilowatt. Oleh karena itu, kami menyambut dengan gembira terbitnya buku ini di tengah-tengah kita. BUKU PEGANGAN TEKNIK TENAGA LISTRIK ini berguna sekali bagi mereka yang ingin mengetahui sedikit-banyak mengenai teknik tenaga listrik, serta bagi para sarjana dan sarjana muda teknik tenaga listrik yang ingin mempelajari kembali hal-hal yang telah mereka perdapat di bangku kuliah guna kepentingan kerja praktek mereka sehari-hari. Meskipun dalam buku ini masih banyak digunakan ketentuan-ketentuan serta norma-norma luar negeri, tetapi hal ini tidak mengurangi nilainya sebagai buku, karena prinsip-prinsip yang digunakan tetap berlaku. Penggunaan ketentuan serta norma tadi semata-mata adalah karena belum adanya ketentuan dan norma Indonesia sendiri. Bila pengaturan di Indonesia kelak diadakan, maka prinsip yang universil itu tentu saja akan diterapkan pada ketentuan dan norma Indonesia. Sekian sambutan kami. Kami ucapkan "Selamat" atas terbitnya buku ini. Semoga buku-

buku lain menyusul. PpnusaselN Uuunt LtsrRIrc Necane

Jakara, September 1972

Direksi

s

I

-/,/-lAtr

ln. Asour KloIn Direktur Utama,

t1

DAFTAR ISI PRAKATA SAMBUTAN ... DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR

,..,.,, ,.....

.. (I7)

BAB

1.

UMUM

1.1 Prinsip Pembangkitan Tenaga Air .. 1.2 Potensi Tenaga Air 1.3 Pembangkitan Tenaga Air dan Tenaga Termis 1.4 Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik 1.5 Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini 1.6 Referensi BAB

2.

I I

) 4 ..

.......

9

Sungai

3.

10 10

l0

ll

RENCANA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR

Pemilihan Proyek Pusat Listrik Tenaga Air . . 3.1.1 Kapasitas Proyek 3.1.2 Jadwal Pembangunan Proyek Pemilihan Lokasi Pusat Listrik Tenaga Air . . Penentuan Tinggi Jatuh Efektif .. . . 3.3.1 Jenis Saluran Air 3.3.2 Jenis Waduk atau Vy'aduk Pengatur

Turbin .. . .

3.4.1 Debit Maksimum 3.4.2 Jumlah Air 3.5

10

13

BAB

Penentuan Debit

9 9 9

2.4 Referensi

3.4

8

PEMBANGKMAN TENAGA AIR DAN ALIRAN SUNGAI

2.1.1 Curah Hujan 2.1.2 Pengukuran Curah Hujan 2.1.3 Aliran Sungai (Debit) 2.1.4 Hubungan antara Curah Hujan dan Aliran 2.2 kngkung Debit . 2.2.1 Hidrograf 2.2.2 Lengkung Debit. 2.3 PengukuranDebitSungai ...

3.2 3.3

6

.

2.1 CurahHujandanAliranSungai

3.1

(3) (7) (15)

.

Pasti

Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga Air . . . 3.5.1 Macam Daya yang Dihasilkan 3.5.2 Perhitungan Daya . 3.5.3 Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan

15 15

t6

l6 t7

l7 t7 l8 l8 l8 l9 l9 l9 t9

l

,J

a

Daftar Isi

(10)

3.6

3.7

Jenis-Jenis Pusat Listrik Tenaga Air . . 3.6.1 Penggolongan berdasarkan Tinggi Terjun yang Ada 3.6.2 Penggolongan menurut Aliran Air . . . Waduk dan Kolam Pengatur

20 20 20

2t 2t

3.7.1 Waduk 3.7.2 Kolam Pengatur 3.7.3 Kolam Kompensasi 3.8

2t 22

Penentuan Jumlah Unit dan Jenis Unit Utama 3.8.1 Penentuan Jumlah Unit 3.8.2 Penentuan Jenis 3.8.3 Penentuan Jenis Poros Tegak atau Mendatar . . 3.8.4 Penentuan Kecepatan Putar 3.8.5 Penentuan Elevasi Turbin. Referensi

Unit

3.9

BAB

4.

4"5

24 24

33

33

Fasilitas-Fasilitas yang bertalian dengan Bendungan 4.3.1 Saluran Curam Banjir (Saluran Limpah) 4.3.2 Pipa Kuras 4.3.3 Pintu dan Katup 4.3.4 Fasilitas Tambahan Lainnya Jalanan Air . . . 4.4.1 Bangunan Ambil Air 4.4.2 Kolam Pengendap Pasir 4.4.3 Saluran Atas . 4.4.4 Tangki Pendatar. 4.4.5 Saluran Pipa Tekan 4.4.6 Saluran Bawah

34 34 35 35 36 36 36 38 38

39

4l 45 46 46 47 49

Bangunan Sentral 4.5.1 Macam Bangunan Sentral Pusat Listrik Bawah-Tanah Pusat-Pusat Listrik Lainnya Referensi

BAB

5.1

22 23 23

26 26 29

4.5.2 4.5.3

4.6

..:.

25 25 25

4.2.1 Macam Bendungan 4.2.2 Bendungan Gravitas 4.2.3 Bendungan Busur . 4.2.4 Jenis Bendungan Urugan 4.2.5 Bendungan Rongga 4.2.6 Bendungan Jenis Lain

4.4

.,

FASILITAS TEKNIK SIPIL

4.1 Umum 4.2 Bendungan

4.3

))

22

5l

5.

Jenis Turbin Air dan Penggunaannya... 5.1.1 Jenis Turbin 5.1.2 Penggunaan Turbin

TURBIN AIR 53 53

53

Daftar Isi

5.3 5.4

(l

Konstruksi Turbin Air . . 5.2.1 Konstruksi Turbin Pelton. 5.2.2 Konstruksi Turbin Francis 5.2.3 Konstruksi Turbin Aliran Diagonal

53 53 54 54

5.2.5 Pipa Lepas

55 56

Katup Pintu Masuk

57 57 57

Pengatur Kecepatan

5.4.1 Pengatur Kecepatan yang Mekanis. . . . . 5.4.2 Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik 5.4.3 Pengatur Muka Air 5.4.4 Peristilahan Hasil Kerja Pengatur Kecepatan 5.5

l)

58

6l 6t

Perlengkapan Lainnya 5.5.1 Pengatur Tekanan 5.5.2 Sistim Penyediaan Minyak Tekan

Karakteristik Turbin

62

62 62

Air ..

65

5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.6.5

65

5.7 5.8

Kecepatan Jenis . Efisiensi Perubahan Debit dan Efisiensi dengan Perubahan Kecepatan Perubahan Debit, Efisiensi dan Daya dengan Perubahan Tinggi Jatuh Kecepatan Lari . Perubahan Tekanan Perubahan Kecepatan

5.9

Kavitasi

11 1a

5.

l0 Pengujian Model

5.11 Dimensi dan Berat

5.11.1 5.11.2 5.11.3 5.11.4

Turbin

5.12 Referensi

6.1

6.

72 73

74 75 75

PERALATAN DAN FASILITAS-FASILITAS LISTRIK

Generator

.......

6.1.1 Kelasifikasi Generator 6.1.2 Satuan Dasar . 6.1.3 Konstruksi 6.1.4 Efek Roda Gila .. 6.1.5 Berat Generator Turbin Air 6.1.6 Batas-Batas Pembuatan Generator Penguatan dan Pengatur Tegangan

Keadaan Operasi

.......

Mendahului

77 77 78 79 80 81

8l 8l 8l

Otomatis

6.2.1 Sistim Penguatan 6.2.2 Kemampuan dan Tegangan Penguat 6.2.3 Pengatur Tegangan Otomatis 6.2.4 ResponPenguatNominal. 6.2.5 Hubungan antara Sistim Tenaga dan Respon 6.2.6 Pemuatan Saluran

6.2.'l

68

69 70

72

Dimensi Kasar Turbin Francis Dimensi Kasar Turbin Jenis Aliran Diagonal dan Turbin Baling-Baling. . . . Dimensi Kasar Turbin Pelton Berat Turbin Air

BAB

66 66 67

82

Penguat

.......

82 83 83 84 84

(r2) 6.3

Daftar Isi Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri

6.3.1 Prinsip Generator dengan Eksitasi Sendiri 6.3.2 Karakteristik Generator Majemuk dengan Eksitasi 6.4

Transformator 6.4.1 Jenis dan Konstruksi Transformator

...

86 86

Sendiri

87 88

88

.

6.4.2 Pengenal Transformator .. . 6.4.3 Transformator Pemakaian Sendiri 6.5

6.6 6.7

6.8

89 89 89

Sistim Hubungan Rangkaian Utama 6.5.1 Pemilihan Sistim Hubungan. 6.5.2 Contoh Sistim Hubungan Rangkaian untuk Pemakaian Sendiri Sistim Kontrol 6.7.1 Sistim Kontrol yang Otomatis Sepenuhnya . . . 6.7.2 Sistim Kontrol yang Dijalankan oleh Satu Orang 6.7.3 Sistim Kontrol Pengawasan Jarak Jauh 6.7.4 Sistim Kontrol dengan Tangan 6.7.5 Sistim Kontrol Setengah-Otomatis 6.7.6 Nomor Alat untuk Peralatan Kontrol Otomatis Panel Hubung, Lemari Hubung dan Ril dalam Kotak Logam

89 89

90

9t

9l 9l 93 93 93 93 93 93

6.8.1 Panel Hubung..... 6.8.2 Lemari Hubung 6.8.3 Ril dalam Kotak Logam 6.9 Alat Pelindung 6.9.1 Perlindungan Generator terhadap Petir 6.9.2 Pengetanahan Titik Netral 6.9.3 Rele Pengaman . .. 6.10 Referensi .. . .

BAB 7.1

7.2

7.

96 96 97 97 98

99 99

GEDUNG.GEDUNG DAN FASILITAS PERLENGKAPANNYA

MacamdanJenisBangunanAtas-Tanah 7.1.1 MacamBangunanAtas-Tanah 7.1.2 Jenis Bangunan Atas-Tanah.... Ruang-RuangdiDalamGedungSentral

...... l0l ....... l0l ....... l0l ..... 103

7.2.1 Ruang Turbin, Ruang Generator, Ruang Pemasangan dan Ruang Peralatan Pelengkap Turbin

103

7.2.2 Ruang Transformator dan Ruang-Ril 7.2.3 Ruang Meja Hubung, Ruang Rele, Ruangan Peralatan Komunikasi dan Ruang Kabel .

7.3 7.4

Kran Sistim Penyediaan

Air dan Drainasi

SistimPenyediaanAir.. SistimDrainasi 7.5 Pemadam Kebakaran 7.6 Penerangan 7.7 Ventilasi dan Pendinginan 7.4.1 7.4.2

7.8 Sistim Penyediaan Tenaga untuk Peralatan Pembantu 7.9 Referensi

r04 104

. .. .... .... ...

r04 106 106 106 106

,.106

...... .. . . .. ....

108 108 108

(13)

Daftar Isi

BAB

8.1 8.2 8.3

8.

PEMBANGUNAN DAN PEMASANGAN MESIN

Persiapan Pembangunan . . .. 8.1.1 Beberapa Cara Pemasangan Mesin dan Peralatan Lainnya 8.1.2 Pembelian Mesin dan Peralatan Lainnya

Jadwal Pembangunan .. Prasarana Pembangunan

109

r09 110 110

.

nl

.. .. 8.3.1 Prasarana Tenaga Listrik 8.3.2 Prasarana Komunikasi 8.3.3 Bengkel Mesin 8.3.4 Lain-Lain

8.4 Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan 8.5 Pemasangan Turbin dan Generator

tt2 l13 l13 l13 ...

lt3

.

l4

I

Pemasangan Kembali dan Pengeringan Transformator

n4 u6 lt9

8.6.1 PemasanganKembali 8.6.2 Pengeringan

120

Urutan Pemasangan 8.5.2 Hal-Hal yang Perlu Diperhatikan dalam Pekedaan Pemasangan

8.5.

8.6

8.7

9.2 9.3 9.4 9.5 9.6

t2t

Referensi

BAB 9.1

ll9

9.

PENGUJIAN PADA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR

Pokok-Pokok Pengujian Pengujian Pendahuluan

123

123

Pemeriksaan Sesudah Air Dimasukkan ke Dalam Pipa Pesat Pemutaran Percobaan Pemutaran Pengeringan Pengukuran Tahanan Isolasi

r23 124 124 125 125 125 126

9.6.1 Nilai Minimum Tahanan Isolasi 9.6.2 Penentuan Mutu Isolasi dengan Pengujian Arus Searah 9.6.3 Penentuan Mutu Isolasi dari Sudut Hilang Dielektrik Pengujian Kuat Dielektrik Pengujian Rele Pengaman Secara Menyel uruh.. Pengujian Pembuangan Beban 9.9.1 Pengukuran Variasi Tekanan 9.9.2 Pengukuran Pengaturan 9.9.3 Pengukuran Pengaturan 9.10 Pengujian 9.11 Pengujian Penghentian 9.12 Pengujian Penghentian Darurat serta Pengujian Tanpa-Beban dan Tanpa

9.7 9.8 9.9

Daya

Hidrolik Kecepatan Tegangan

Cepat

Eksitasi 9.13 Pengujian Beban. 9.14 Pengujian Daya-Guna Turbin 9.14.1 Pengukuran Tinggi Terjun Efektif 9.14.2 Pengukuran Debit 9.14.3 Pengukuran Daya 9.14.4 Perhitungan Daya-Guna Turbin 9.74.5 Caru Termodinamika 9.15 Pengujian Daya Pusat Listrik

127

127

128

' .. .. .. .. . . .. . . .... .

l3l 132 132

132 133 133 133

134 134 135 135 136 137 139

I (14)

Daftar Isi

9.16 Perencanaan Tahanan

Air

139

9.17 Referensi....

140

BAB

10.

OPERASI DAN PEMELIHARAAN

l0.l Operasi 10.1.1 JenisPekerjaanOperasi l}.l.2 Peraturan Umum Operasi 10.1.3 Pemeriksaan sebelum Mulai. 10.1.4 Petunjuk-Petunjuk Operasi 10.1.5 Petunjuk-Petunjuk dalam Penghentian

lO.2

Operasi

Khusus

Operasi

Pengontrolan Daya Keluar dan Frekwenst 10.2.2 Pengaturan Tegangan dan Daya Reaktif

142

Pemeliharaan 10.3.1 Pekerjaan Pemeliharaan . . . 10.3.2 Beberapa Petunjuk untuk Inspeksi Peralatan PLTA

144 144

lO.2.l 10.3

10.4 Peraturan Kerja (Umum) 10.4.1 Cara Melaksanakan 10.5 10.6 10.7

.'.' l4l .."" l4l ' ' " l4l ' ' ' i4l " ' 142 " " 142 '" " " 142

Pekerjaan dalam Keadaan Gangguan 10.4.2 Petunjuk-Petunjuk selama Pekerjaan Berlangsung Biaya Pemeliharaan Onderdil Serep . Personil Operasi dan Pemeliharaan .

DAFTAR ISTILAH

143

t44 t47 147 147 147 148 150 151

DAFTAR TABEL I

,)

3

4 5

6 7 8

9

l0

ll

t2 13

Sejarah Penyelidikan Potensi Tenaga Air untuk Listrik di Jepang Potensi Ekonomis Tenaga Air untuk Listrik di Beberapa Negara di Dunia Daya Terpasang dan Produksi Listrik di Dunia (1965) Faktor Beban untuk Industri Faktor Beban Tahunan di Beberapa Negara di Dunia (1964) Pusat Listrik Tenaga Air dengan Kapasitas Besar Pusat Listrik Tenaga Air Dipompa di Jepang Curah Hujan Tahunan Beberapa Kota di Dunia

Kapasitas Tangki Minyak Tekan Efisiensi Turbin Pelton Efisiensi Tambahan untuk Turbin Pelton Efisiensi Turbin Francis dan Kaplan Efisiensi Tambahan untuk Turbin Francis dan Kaplan

t4 l5 Kecepatan Putar Sinkron dari Generator (rpm) l6 Kelebihan Kapasitas Penguat t7 Daftar Nomor Alat.. 18 Jenis-Jenis Panel Hubung untuk PLTA .. t9 Contoh Pengujian Impuls pada Generator. . . 20 Contoh Karakteristik Arester untuk Generator. . . 2l Standar Jepang untuk Kran Gerak Atas Kecepatan Rerrdah 22 Contoh Peralatan Pemadam Kebakaran untuk PLTA 23 Contoh Rekomendasi Intensitas Penerangan 24 25 26 27

Lembar Catatan Percobaan Pembuangan Beban Hubungan antara Kadar Garam dan Tahanan Jenis Contoh Frekwensi Inspeksi dan Perbaikan Turbin Air dan Generator pada PLTA Onderdil Serep untuk PLTA

) ) 3 5 5

6 7 10

64 66 66 66 66 69 78 83

94 96 98 98 105

r07 107

129 140

145 148

DAFTAR GAMBAR 1 2 3 4 5 6

8

9

l0

ll

t2 13

Lengkung Beban Harian Contoh Lengkung Debit Alat Ukur Arus Pengukuran dengan Alat Ukur Arus . Pengukuran dengan Alat Ukur Apung (a) Bendungan Gravitas Sakuma (Penampang) (b) Bendungan Gravitas Sakuma (Tampak Hilir) (c) Bendungan Gravitas Sakuma (a) Bendungan Busur Ikehara (Tampak Atas) . (b) Bendungan Busur Ikehara (Tampak Hilir dan Penampang Melintang) (c) Bendungan Busur Ikehara (a) Bendungan Urugan Mihoro (Penampang) .... (b) Bendungan Urugan Mihoro Bendungan Tanah Bendungan Gravitas Rongga (Hatanage No.l) . Saluran Curam Banjir pada Bendungan Beton (Taki)

t7 18

t9 20

2t 22 23

.

Pintu Air Limpah Silindrik (Taki) Pintu Tainter (Tagokura) ....

Bangunan Salur Air Tangki Pendatar Pipa Pesat Pipa Pesat PLTA Tagokura PLTA Bawah Tanah Mihoro Beberapa Macam PLTA Bawah Tanah PLTA Dipompa Bawah Tanah (Nagano) Pemilihan Jenis Turbin Air

Konstruksi Turbin Pelton Konstruksi Turbin Francis Bentuk Sudu-Antar Turbin Francis Konstruksi Turbin Aliran Diagonal. Konstruksi Turbin Kaplan Turbin Tabung (Turbin Kaplan Jenis Poros Mendatar) Pemilihan Jenis Katup (Pintu) Masuk 3l Katup Kupu. 32 Katup Putar 33 Katup Pintu Air 34 Ilustrasi Fungsi Pengatur Kecepatan Mekanis 35 Susunan Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik Jenis Tabung Elektronik 36 Hubungan antara Pengaturan Kecepatan dan Penurunan Kecepatan .... 37 Bentuk Lengkung Efisiensi menurut Jenis Turbin dan Cepat Jenisnya 38 Efisiensi dan Debit sebagai Fungsi Perobahan Kecepatan 24 25 26 27 28 29 30

t2 t2 t3 27 28 29

30

3l 3r 32 32 33 34

t4 Bangunan Ambil Air Jenis Menara 15 Kolam Pengendap Pasir r6

4

ll

34 36 36 37 38

39

40 42 43 48

49 50 53

54 55 55 55 55 56 56 58 58 58 59

59 62 66 67

(l 8) 39

40

4t

42

Daftar Gambar Efisiensi, Debit dan Daya ke Luar sebagai Fungsi perubahan Tinggi Perubahan Tekanan sebagai Fungsi n Hubungan antara o dan n, untuk

(a) (b) (a) (b)

51

52

(a) Jenis Biasa (b) Jenis Payung (c) Jenis Setengah-Payung. . (d) Jenis Penunjang Bawah Generator-Turbin Air Jenis Poros Tegak

M 45 46 47 48 49 50

53

54 55 56

7t 7l

Turbin Francis Turbin Kaplan

Hubungan antara Tinggi di atas Permukaan Laut dan Tekanan Atmosfir Hubungan antara Suhu Air dan Tekanan Uap . Contoh Hasil Pengujian Efisiensi pada Model Contoh Hasil Pengujian Kavitasi pada Model Koefisien Dimensi Rotor Turbin Francis Diameter Rotor Turbin Francis di Tempat Air Keluar (Dr) . Koefisien Dimensi Utama Koefisien Dimensi Rumah Siput . Koefisien Dimensi Turbin Kaplan dan Jumlah Bilah Rotor Berat Turbin Air. . . Kelasifikasi Generator menurut Posisi Bantalannya

43

67 69

71

7t 7t 73 73

74 74 74 74 75 75 77 71 77 77 79 79

Contoh Karakteristik Generator dengan Belitan Tunggal Hubungan antara GDz dan Berat Generator

8l 8l

Batas Pembuatan Generator . . . Penguatan (Excitation) dengan Penguat Searah (a) Jenis Shunt (b) Jenis Generator Bolak-Balik dengan Eksitasi Sendiri

82

Generator Bolak-Balik Tanpa-Sikat

82 83 85 85

64

Respon Penguat Nominal Batas Stabilitas Keadaan Tetap (Tanpa Respon Cepat AVR) Batas Daya Keluar Generator Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri Berbagai Sistim Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri Contoh Percobaan Simulasi Transmisi

65 66

Contoh Sistim Hubungan Rangkaian Utama. Contoh Rangkaian Pemakaian Sendiri

67

Ril dalam Kotak Logam Hubungan Kapasitor Pelindung

82 g2

Tunggal..... Kombinasi

57 58 59

60

6t 62 63

68 69

70

7t 72 73

74 75 76

77 78

79

Gedung Sentral Pasangan Dalam Gedung Sentral Pasangan Setengah-Luar

... GedungSentralBawah-Tanah.... LamanyaPemasanganFasilitasPlTA Contoh Jadwal Pemasangan Peralatan PLTA UrutanPekerjaanPemasanganpadaPLTA Cara Pemusatan . Cara Pengeringan Hampa Udara dengan Sistim Sirkulasi Hubungan antara Tahanan Isolasi dan Suhu Gulungan tan d sebagai Fungsi dari Tegangan Pengujian Osilogram Pengujian Pembuangan Beban

Z2

86 87 88

90

9t

... ...... .. .. .... ... .... . . .. .. .. ......

96 97 102 lO2

I03

lll llz

llg ll9 l2l

126

n6 lZ8

Daftar Gambar 80 81

82 83

84 85

(le)

Tinggi Terjun Efektif suatu Turbin Reaksi Tinggi Terjun Efektif suatu Turbin Impuls

Tahanan Air... Pengatur Daya Reaktif Otomatis (AQR) Biaya Perbaikan Umum untuk Peralatan PLTA Hubungan antara Kapasitas PLTA dan Jumlah Karyawan yang Diperlukan

134 134 139

143

.. .. . .

148 150

BAB 1.1

1. UMUM

Prinsip Pembangkitan Tenaga Air Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. Daya (power) yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut:

P:

: 11 : 0:

di mana P

9,8 r10 GW) tenaga yang dikeluarkan secara teoritis

(l)

tinggi jatuh air efektif (m) debit air (m3/s) yang Daya keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar secara teoritis. Sebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air; oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar secara efektif dan ekonomis. Pada umumnya debit yang besar membutuhkan fasilitas dengan ukuran yang besar untuk, misalnya, bangunan ambil air (intake), saluran air dan turbin; oleh karena itu tinggijatuh yang besar dengan sendirinya lebih murah. Di hulu sungai di mana pada umumnya kemiringan dasar sungai lebih curam akan mudah diperoleh tinggi jatuh yang besar. Sebaliknya di sebelah hilir sungai, tinggi jatuh rendah dan debit besar. Oleh karena itu bagian hulu sungai lebih ekonomis, sedangkan bagian hilirnya kurang ekonomis mengingat tinggi jatuh yang kecil dan debit yang besar tadi. Lagi pula di bagian hilir tersebut penduduknya padat, sehingga akan timbul masalah pemindahan penduduk, dan karena itu dalam banyak hal tak dapat dihindari tambahnya biaya untuk konstruksi. Akhir-akhir ini giat dilakukan pengembangan sungai secara serba-guna (multipurpose) dan serentak di daerah hilir sungai. Bangunan-bangunan air semacam itu pada umumnya dipergunakan untuk berbagai kepentingan, misalnya, untuk pengaturan banjir, perairan kota, industri, pengairan dan pembangkitan tenaga. Jika biaya pembangunannya dapat dipikul bersama oleh karena digunakan untuk banyak tujuan, maka mungkin untuk memanfaatkan sumber-sumber alam itu secara ekonomis; sebaliknya, biaya tersebut akan menjadi mahal kalau dipergunakan hanya untuk satl tujuan saja, misalnya untuk pembangkitan tenaga listrik.

1.2

Potensi Tenaga Air Sebagaimana disebutkan di atas, pembangkitan tenaga air tergantung pada kondisi geografis, keadaan curah hujan dan areal (penampungan) aliran (catchment area). Jadi, pembangunan pembangkit tenaga air dapat dilaksanakan di banyak daerah dengan skala kapasitas yang bermacam-macam. Di Kanada, Norwegia dan Swedia, misalnya, tenaga air merupakan sumber tenaga utama. Ditinjau dari segi luasnya daerah, Jepang dan Indonesia dikaruniai dengan kekayaan akan sumber-sumber tenaga air yang besar. Untuk mengembangkan sumber-sumber tenaga air secara wajar, perlu diketahui

'tF

Bab

L

Umum

air di permukaan yang dikembangkan dapat sumber-sumber potensi teoritis, tenaga air tanah disebut sumber-sumber potensi teknis, sedangkan tenaga air teknis disebut ditinjau dari segi yang dapat dikembangkan secara ekonomis disebut potensi tenaga ait ekonomis. Pada umumnya potensi tenaga air ekonomislah yang dianggap sebagai potensi secara jelas seluruh potensi sumber tenaganya. Jumlah potensi tenaga

tenaga air. Namun dengan kemajuan di bidang teknologi dan perubahan konsep tentang

ekonomi potensi tenaga air, maka kategori potensi tenaga air ekonomis dan potensi tenaga air teknis diperluas hingga meliputi potensi tenaga air teoritis, dan tidak ada perbedaan yang tegas di antara ketiganya. Perbandingan antara potensi tenaga air teknis dan ekonomis terhadap potensi tenaga air teoritis diperkirakan, berturut-turut, adalah 34-40% dan 20-30\, berubah-ubah tergantung pada tingkatan teknik dan ekonomi setempat. Penyelidikan di Jepang mengenai perubahan potensi tenaga air diperlihatkan dalam Tabel l. Potensi tenaga air ekonomis dari sebagian besar negaranegara di dunia diperlihatkan dalam Tabel 2. Dengan kemajuan-kemajuan yang telah Tabet

Penyelidikan

Masa Tahun

Sejarah Penyelidikan Potensi Tenaga Air untuk Lishik di Jepang Sudah

Belum

Dibangun*

Dibangun

(MW)

(Mw)

Pertama Kedua

1910-191

3

480

t9t8-1922

1.030

2.940 6.400

Ketiga

1937-1941 1956-1959

6.566 t4.116

21.254

Keempat

+

1.

Jumlah

13.474

(Mw)

(Gwh)

3.420 7.430 20.040 35.370

130.000

Termasuk yang sedang dibangun

dicapai oleh pusat-pusat listrik Tabel 2' Potensi Ekonomis Tenaga Air untuk Listrik di Beberapa Negara di Dunia tenaga termis dan nuklir dengan yang akhir-akhir besar kapasitas Potensi Ekonomis Tenaga Negara ini, diharapkan akan timbul keleAir (Gw) bihan tenaga listrik pada waktu 1.100 I tengah malam pada waktu yang Uni Soviet Amerika 648 Serikat I listrik tenaga akan datang. Surplus (termasuk Alaska) itu, karenanya dapat dimanfaatzr a I kan untuk memompa air ke atas Kanada |

kembali ke kolam tando(pumped-

untuk digunakan keesokan harinya. Karena itu hal itu perlu diselidiki penerapannya storage),

Jepang Norwegia Swedia Perancis Italia Austria SwisIff Jerman Barat

i I I I I I

130

tOS

85 76 60

ql lebih lanjut, juga dengan memakai air laut dan dalam hubungannya 25 dengan pengembangannya secara I serba-guna, sehingga dengan demikian potensi tenaga air ekonomis dapat dipastikan akan menjadi lebih besar.

1.3

Pembangkitan Tenaga Air dan Tenaga Termis Jumlah kapasitas terpasang dari peralatan pembangkit tenaga dan jumlah pembangkitan tenaga listrik di berbagai negara di dunia diperlihatkan dalam Tabel 3.

N.

1.3 Tebel

3.

Pembangkitan Tenaga

Air dan Tenaga Termis

Daya Terposang dan Produksi Listrik di Dunia (1965)

Daya TerpasanS (MW) Negara

Tenaga

Air

Termis

Jumlah

Produksi 006 kwh)

1.157.583

Jepang

16.301

24.948

Amerika Serikat

4.492 22.24 t.7Q

zto.o28

41.005 254.520

92.74

I14.988

47.58t

49.341

4.O72

36.562 7.577

Uni Soviet Inggris Jerman Barat

Kanada

2t.771

Perancis

12.683 14.297

Italia Swedia

9.070

India

3.570

Swis

8.120

Indonesia*

*

Tenaga

309

192.123 s06.709 196.027

q.$4

t723N

t5.526

29.348 28.209

144.274 101.255

I1.057

2s.354

2.245 3.955 380 480

11.315

82.968 49.093 35.980

8.397 8.500 789

24.462 2.498

Data tahun 1972 dari Perusahaan Umum Listrik Negara dan Perusahaan Umum Otorita Jatiluhur

Di Jepang, sebegitu jauh pembangkitan tersebut ditekankan pada pembangkitan tenaga air. Pemikirannya di Jepang waktu itu adalah agar sumber-sumber teflaga air dapat dimanfaatkan dengan baik, dipakai debit yang lebih besar dari aliran air sungai sebagai debit maksimum dari Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Pusat Listrik Tenaga Termis (PLTT) waktu itu dianggap lebih ekonomis untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga pada waktu musim kemarau dan pada waktu beban puncak. Untuk membangun PLTA diperlukan beaya yang besar dan waktu yang lama, tetapi sesudah selesai biaya operasinya rendah. Selama tekno-ekonomis memungkinkan, kiranya akan lebih menguntungkan untuk terus membangun PLTA, oleh karena pembangkitan tenaga termis, walaupun lebih murah pembangunannya, tetapi tidak tahan lama dan tambahan lagi masih memerlukan bahan bakar sehinggabiaya operasinya mahal. Keuntungan-keuntungan dari kedua macam pembangkit tenaga hendaknya dapat dikombinasikan, sehingga dengan demikian dapat dimanfaatkan secara effektif sumbersumber tenaga air yang ada. Namum dalam tahun-tahun terakhir ini lokasi yang menguntungkan bagi pusat listrik tenaga air lebih sulit diperoleh di Jepang, sehingga mengakibatkan harga listrik per kWh menjadi lebih tinggi. Sebaliknya teknologi pembangkitan tenaga termis telah mengalami kemajuan yang pesat. Dengan memakai mesin-mesin dengan temperatur dan tekanan tinggi, kapasitas tiap unit pembangkit tenaga termis menjadi semakin tinggi. Jadi, efisiensi pembangkit tenaga termis dapat dipertinggi dan biaya konstruksinya terus menurun. Namun demikian alat-alat bertekanan dan bersuhu tinggi tidak sesuai untuk operasi "start-and-stop" yang sering harus dilakukan dan variasi beban secara cepat. Oleh karena itu akhir-akhir ini di luar negeri ada kecenderungan untuk membangun PLTT dengan beban yang tetap, untuk memikul beban dasar; sedangkan untuk memenuhi beban puncak dipergunakan PLTA dengan waduk atau sistim kolam tando yang dapat diatur. Untuk dapat memanfaatkan sumber-sumber tenaga air yang sangat terbatas tadi dengan efektif, waduk itu dibuat sebesar-besarnya. Karena kapasitas tiap unit dari PLTT juga menjadi semakin besar, maka secara keseluruhan prosentase kapasitas terpasang PLTT menjadi semakin tinggi dibanftngkan dengan jenis-jenis

Bab

L

Umum

pusat listrik yang lain. Di Jepang dalam tahun 1968, 70fu dali seluruh kapasitas terpasangnya merupakan pusat listrik tenaga termis. Di Indonesia perbandingannya dalam tahun 1972 adalah PLTA 39,2%, PLT Diesel 27,0%, PLT Uap 28,5% dan pLT Gas

5,3%." Cara operasi di atas, yaitu yang memanfaatkan keuntungan-keuntungan pembang-

kitan tenaga air dan tenaga termis banyak diterapkan di berbagai negara, terutama di negara-negarl yang tidak mempunyai sumber-sumber tenaga air yang melimpahlimpah. Oleh karena itu penerapannya di Indonesia perlu dipelajari lebih mendalam, mengingat bahwa potensinya diperkirakan mencapai 28.000 MW.2) Teknologi pembang-

kitan tenaga nuklir terus mengalami kemajuan, sehingga mengakibatkan biaya pembangunan PLTN terus menurun. Untuk unit sebesar 600 MW biaya pembangunannya dapat ditekan menjadi kurang lebih $230/kW.3)Karenaitupembangkitantenaga nuklir pada waktu ini banyak dibangun di beberapa negara, sehingga dalam waktu dekat ini dapat diharapkan bahwa pembangkit tenaga nuklir akan merupakan mayoritas dari pembangkit-pembangkit tenaga yang ada. Jumlah kapasitas PLTN dalam tahun 2000 diperkirakan akan mencapai 50\ dari jumlah kapasitas terpasang di dunia.a) Sekarang terlihat kecenderungan untuk mempergunakan pembangkit listrik tenaga

nuklir untuk memenuhi beban dasar dan PLTA dipompa (pumped storage) untuk memenuhi kebutuhan pada waktu beban puncak. Kecuali itu ada jenis pembangkitan tenaga termis lain, yaitu yang memanfaatkan tenaga yang berasal dari panas bumi (geothermal energy). Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) memanfaatkan uap atau air panas yang berasal dari dalam bumi secara langsung atau tidak langsung guna memutar turbo-generator pembangkit tenaga listrik.

PLTP mengkombinasikan keuntungan PLTU yang biaya investasinya relatip murah dan keuntungan PLTA yang biaya operasinya relatip murah. Penerapannya di lndonesia dewasa ini sedang dipelajari dengan seksama, mengingat bahwa potensinya diperkirakan cukup besar (di Jawa saja 7000 Mw).s'}

1,4

Karakteristik Beban dan Faktor Pusat Listrik Mengingat bahwa tenaga listrik tak dapat disimpan, maka perlu dijamin agar daya yang dibangkitkan oleh generator sama dengan kebutuhan (beban). Pada umumnya beban selalu berubah sehingga daya yang dihasilkan

oleh generator selalu harus disesuaikan dengal beban yang berubah-rubah tersebut' Beberapa karakteiistik beban dan faktor pusat listrik (plant factor) akan dijelaskan lebih

lanjut.

Lengkung beban (load curve) menunjukkan variasi dari beban setiap saat. Bentuk lengkung boban tersebut tergantung dari jenis beban yang ada. Dalam banyak hal dipergunakan lengkung beban untuk 24 jam dalam sehari dan disebut lengkung beban harian. Demikian pula dipakai lengkung beban bulanan dan tahunan. Lengkung beban ini merupakan unsur dasar yang penting, bukan saja untuk operasi sistim tenaga, tetapi juga sebagai bahan perancangan, pertimbangan-pertimbangan ekonomis pembangkitan, dan sebagainya. Sesuatu contoh lengkung beban dapat dilihat dalam

Gbr.

\

1.

s0ao

/wu 6000

^

'i 't'

5000

4@0

.E

3000

6L2IE21

o

Jritr

Gbr.

1

kngkung

Bebetr

II$irD.

L

5

Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini

Lengkung lama beban (load duration curve) dibuat dengan mengatur lagi beban pada lengkung beban dalam suatu urutan mulai dari yang besar sampai ke yang kecil, tanpa memperhatikan waktu. Lengkung ini dipergunakan bersama-sama dengan lengkung beban. Faktor beban (load, factor) adalah perbandingan antara beban rata-rata dalam suatu jangka waktu tertentu dan beban maksimum dalam jangka waktu tersebut. Jangka waktu tersebut mungkin sehari, sebulan ataupun setahun. Dengan demikian ada faktor beban harian, bulanan, dan tahunan. Faktor beban itu berbeda-beda sesuai dengan macam beban, musim, situasi sosial pada umumnya, dan lain-lainnya. Faktor ini sangat penting untuk dapat mengetahui ciri-ciri dari beban. Tabel 4 menunjukkan faktor beban dari beberapa industri, dan Tabel 5 menunjukkan faktor beban tahunan di negara-negara besar di dunia. Tabel

4.

Faktor Beban untuk Industri

Tabel5. Faktor Beban Tahunan di Beberapa Negara di Dunia (1964)

Faktor Beban Industri

Bulanan

Negara

(%) Tambang Batubara

Makanan Tekstil Kertas

Kimia Pengilangan

60-70 50-6s 55-85 70-80 70-90

Minyak

75-80

Keramik

@-85 40-65 90-95 20-50

Besi dan Baja

Aluminium Mesin

Amerika Serikat

Faktor Beban Tahuna'n

Perancis

64,2 66,2

Austria

75,5

Belgia Jerman Barat

63,7 59,4

Italia

68,5

Inggris

50,2 66,9

Jepang

Faktor pusat listrik (plantfactor) adalah perbandingan antara dayaruta-rata dalam jangka waktu tertentu (biasanya setahun) dan jumlah kapasitas terpasang pada suatu pusat listrik. Faktor pusat listrik menunjukkan bagaimana peralatan listrik telah dimanfaatkan; faktor ini dipakai sebagai standar dalam membuat penilaian ekonomis dari pusat listrik. Faktor ini dapat dipakai juga untuk menunjukkan dan menentukan ketepatan kapasitas dari peralatan. Nilainya sekarang menjadi semakin kecil, karena

banyak PLTA yang kini hanya bertugas memenuhi kebutuhan beban puncak. Sebagai contoh dapat dikemukakan bahwa pada PLTA pompa perbandingannya kadangkadang tidak lebih dari l0l. Beban pada suatu sistim tenaga terjadi karena adanya permintaan tenaga yang sifatnya berbeda-beda. Karenanya karakteristik beban tergantung dari permintaan ini dan beberapa kondisi lainnya, misalnya, cuaca, musim, situasi sosial dan keadaan ekonomi. Dalam suatu sistim tenaga di mana kebutuhan listrik untuk penerangan besar, variasi beban dalam satu hari juga besar, dengan puncaknya pada waktu petang hari. Lengkung beban akan menunjukkan garis yang hampir datar, apabila langganan kebanyakan adalah industri listrik dan kimia. Variasi karena musim lain lagi sifatnya; pada musim panas umumnya beban rendah, sedangpada musim dingin besar. Walaupun tidak sama untuk tiap negara, namum pada umumnya beban puncak maksimum dalam satu tahun terjadi dalam bulan Desember. Di Jepang akhir-akhir ini beban puncak

maksimum terjadi dalam bulan Agustus, karena permintaan untuk pendinginan (air conditioning) menunjukkan kenaikan yang sangat tajam.

6

Bab

1.5

I.

Umum

Perkembangan Pusat Listrik Tenaga

Air Dewasa Ini

Pembangkitan tenaga air akhir-akhir ini menunjukkan ciri-ciri pengembangannya secara besar-besaran, konstruksi dam yang tinggi, kapasitas unit yang makin besar dan

penggunaan teknologi terbaru. Juga terlihat peningkatan kecenderungan dalam pembangunan pembangkit tenaga yang digabungkan dengan keperluan irigasi atau pengendalian banjir (proyek serba-guna). Tabel

6.

Pusat Listrik Tenaga Air dengan Kapasitas Besar

Daya TerpasanC (MU/) P.L.T.A.

Krasnoyarsk Bratsk Solteira Island Day

Nurek Volgograd High Aswan Kuibyshev Portage Mountain

Iron Gate Grand Coulee

Negara

Keadaan

Keadaan

Akhir

Sekarang

Uni Soviet Uni Soviet

6.000 4.500

oy

Brasil Amerika

3.200

6.000

Sedang dibangun

t96t Sedang dibangun

2.700

r.350

2.7W 2.576

2.576

1958

Mesir

2.M

2.m

Sedang dibangun

Uni Soviet

23W

2.3W

1955

Kanada Amerika

2.300

1.150

Sedang dibangun

Serikat Uni Soviet Uni Soviet

Serikat

Amerika Serikat

2.050 1.974

1.974

t94t

1.950

1.950

1961

Robert Moses, Niagara St. Laurence

Serikat

Kanada

t.824

l.8vt

Guri

Yenesuela

1.754

527

1.749

1.1 19

Amerika Serikat

-il_il_

1962

Amerika

Dalles

Mulai Beroperasi

1958

Sedang dibangun 1959

Dengan bertambah majunya teknik pekerjaan sipil sebagai akibat mekanisasi maka proyek-proyek kemudian dikembangkan secara ekstensip dan besar-besaran. Tabel 6 menunjukkan pusat-pusat listrik tenaga air berkapasitas besar yang ada di dunia ini. Beberapa di antaranya mempunyai kapasitas melebihi 5.000 MW. Sampai beberapa tahun yang lalu hampir semua bendungan konvensionil adalah dari jenis gaya berat

(gravity type), namun akhir-akhir ini beberapa jenis lain telah digunakan, seperti bendungan busur (arch dam) dan bendungan urugan batu (rock-fill dam), yang disesuaikan dengan keadaan topografi dan geologi setempat dan menghasilkan biaya konstruksi yang rendah. Dewasa ini makin banyak terlihat penggunaan PLTA yang airnya dipompa ke atas

waktu bebannya rendah (pumped storage). Sistim ini sangat menguntungkan untuk memenuhi kebutuhan sistim tenaga listrik; beban dasar dan beban puncak dipenuhi, masing-masing oleh pembangkit tenaga termis berkapasitas tinggi dan tenaga air. Dengan demikian, maka kombinasi antara kedua sistim ini dapat dilakukan dengan stabil dan ekonomis. Tabel T menunjukkan contoh-contoh kombinasi yang terdapat di Jepang.

Perkembangan lain adalah pembangunan PLTA di bawah tanah. Kadang-kadang

1.5

Perkembangan Pusat Listrik Tenaga Air Dewasa Ini

'tE

ddth9h60\o\ h€€\oE€E\O\O\O

'iio-c .(6

o\

ahts

o

o\

o\

o\

6h €t

h o\o

o\

o\

o\

o\

o\

o\

o.loottc.lrirt

o

(,

xi se O (5>>

o

(t

o o

o>

:rE

\o\o

or

h 6\0

l)2

o> o> o> o> o> o> o> o> o>

hh

oo

oo

o\o\ oo

Noo*tan-ct

8EE o= o 11 E],

88 88 88 83 88 88 Fr 88

hn

6rA

d\6\

NN

Oo

€i

N€

ra e.t:

OO Q6

@\t c{N

OO OO

OO OO

6n t$

Oo al€

OO O\O\

io r\O

S.5 = ,E _b'5 FF

oH Or NN

NH N+ de.t

Ho OO

on rr

rh 6€

nh Oio NO

o\O h€

rjO-

hr 66

9@ 6o

$:e O ol.

rfo. OO otN

O-O.

@.v1 o"q

rO\

dis" ra

FPr

Fq

tr& Fo. F0. lr

e.lN

E.B FF Nol

d

t

o0

o

A

cl

a

na)

6d

-o

6l

a o e

F

(E

00

6l

60\ h$

L >L >h. >L >h. >ir. >L >4.

'=o LO

hz

o F1

al

E

0

d

,d

e

ca

t. q)

o

v

d

H

."1 a datr o d.d-x. Y

..1 doE (€.^

o

e-6 Xa .:.,,Ea ES EE

|!

s

t .o

R il

r* b.&

6\o\oorNoo too\c)c)\ot\o 6h

t\ s= E{

NN

E

\ \{

xR8K8$8€e8

60Nho

iu

E>

oo= U,= ^-' .E b'9

J

FF

d

5:e aja

os

hhh

hpN-ido.dhh NOr6NhO\60 a.l C.l

il{ ()l

\0.

60rroooo60 *ho+nhNa.l

N

O

C.l

a.l

\o

.+ .a

e.l

EZ

E

o

q,

tr d

z

zd2 *.2*'

\!

ss\

ig Ir

ci

a,S

!d

I6

f;*'*ii.Hoz

E E E E g} 2;fiis-gE1xE

€.c,

i

BEi

is Rrr il>

tO I

Bab

1.

Umum

sistim ini merupakan jalan keluar dalam pemilihan jenis-jenis pembangkit tenaga yang tepat dan ekonomis oleh karena beberapa macam keadaan, misalnya, keadaan geologi, topografi, cuaca, dan lain-lain. Dalam banyak hal PLTA dipompa ditempatkan di bawah tanah untuk menghindari timbulnya kavitasi. Dengan berkembangnya teknik pembuatan dan dengan demikian juga keandalan hasilnya, maka kapasitas tiap unitnya dapat ditingkatkan. Agar dapat dibangun pembangkit-pembangkit tenaga secara ekonomis, telah banyak direncanakan unit-unit yang besar (sampai 500-600 MW). Dalam pengembangan peralatan telah dapat dikembangkan turbin diagonal dan

turbin-pompa yang dapat dibalik (reversible). Pengaturan dari iauh (remote control) telah diterapkan, sehingga beberapa PLTA dapat dikontrol dari satu pusat pengatur.

1.6

Referensi Di dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya (dalam naskah dinyatakan sebagai angka-angka "superscript") berikut ini: l) Grafik-Grafik Tahun Kerja 1972, Perusahaan Listrik Negara Pusat, Jakarta, 1973. Data untuk PLTA ditambah PLTA Juanda sebesar 125 MW. 2) C. S. Hutasoit "sebuah Studi tentang Sumber-Sumber Tenaga di Indonesia", Publikasi LMK, Mon. No. 06-ER-68, 1968. 3) M. A. Khan, J. T. Roberts, "small and Medium Power Reactors: Technical and

4) 5)

Financial Requirements" Proceedings, Fourth International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy, UN and IAEA, 1971, vol. 6,hal. 57. Nuclear Power and the Environment, IAEA and WHO, 1972,hal- 4. H. Tsvi Meidav, Report on Geothermal Prospects of Indonesia, United Nations, New

York, July

1972.

BAB

2.1

2.

PEMBANGKITAN TENAGA AIR DAN ALIRAN SUNGAI

Curah Hujan dan Aliran Sungai 2,1.1 Curah Hujan Angin yang mengandung uap air dan naik ke atas, karena suhu yang makin rendah, kemudian mengembun dan berkumpul. Kumpulan embun tersebut membentuk awan. Kumpulan embun ini bergabung menjadi titik-titik air dan kemudian jatuh ke tanah. Pada umumnya, jatuhnya titik-titik air ini disebut hujan, dan jumlah hujan yang jatuh disebut curah hujan (precipitation). Salju, badai, dan lainJain, yang telah berubah

menjadi air harus.ditambahkan pada curah hujan. Sebagian dari curah hujan tadi menghilang karena menguap atau karena meresap ke dalam tanah. Sebagian lagi mengalir pada permukaan tanah menuju ke sungai-sungai. Ada hubungan tertentu antara curah hujan dan aliran sungai, meskipun hal ini tergantung kepada keadaan geologis dan hutan di sekitar sungai. Perbandingan antara curah hujan dan aliran sungai disebut faktor kedap (run-off coefficient).

2.1.2

Pengukuran Curah Hujan

Curah hujan dinyatakan dengan tingginya air dalam suatu tabung, biasaya dalam mm. Untuk mengukur curah hujan digunakan alat ukur hujan (rain gauge); yang dikenal, antara lain, adalah alat ukur hujan yang dapat mengukur sendiri dan alat ukur hujan biasa. Alat pengukur hujan biasa, digunakan untuk mengukur curah hujan dalam satu hari dan kurang tepat untuk mengetahui intensitasnya dan lamanya hujan itu berlangsung. Alat pengukur hujan yang mencatat sendiri sesuai untuk mengukur intensitas dan lamanya hujan. Alat ini sangat cocok dan tepat untuk pengukuran hujan denganjangka waktu yang lama di daerah-daerah pegunungan di mana para pengamat sulit untuk tinggal lama di daerah itu. Dewasa ini jenis tersebut banyak digunakan di waduk-waduk besar di hulu sungai. Tabel 8 menunjukkan curah hujan tahunan di beberapa tempat

2,1.3 Aliran

di dunia.

Sungai (Debit)

Yang dimaksud dengan aliran sungai atau debit adalah jumlah air yang mengalir melalui suatu penampang sungai tertentu per satuan waktu. Debit dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya, oleh curah hujan, keadaan geologi, flora, temperatur, dan lain-lain, di sebelah hulu sungai. Debit selalu berubah dari musim ke musim dan dari hari ke hari. Kecenderungan karakteristik dan besarnya debit secara kasar dapat diketahui dengan pengamatan dalamjangka waktu yang lama. Pengukuran debit sungai sangat penting untuk dapat menentukan tenaga yang dihasilkan oleh pusat listrik tenaga air. Pengetahuan tentang debit pada waktu banjir mutlak diperlukan untuk keamanan dalam perencanaan dan pembangunan PLTA. Untuk maksud ini sangat perlu diadakan pengamatan debit banjir untuk jangka waktu yang cukup lama. Di

t0

Bab

2.

Pembangkitan Tenga Air Dan Aliran Sungai

Tabel

E.

Ctrah Hujan Tahnnan Beberapa Kota di Dunia

Tempat

Curah Hujan Tahunan (mm)

Tempat

Bandung (1962)

2.399

New York

Bangkok Berlin Bogor (1964)

1.247 587

Peking Rangoon Roma San Francisco San Paolo Shanghai Stockholm Surabaya (1967) Taipei

Denver Jakarta (1967)

Kairo Karaci Melboume Moskow

3.592 361

r.899 28 207

652 34

Znrich

Curah Hujan Tahunan (mm) 1.068

586

2.812 828 521

o'r, 1.134 548 1.197

1.778

t.044

Jepang data-data sebagai hasil observasi jangka panjang ini dapat diperoleh mengingat adanya jaringan observasi di seluruh negara yang berjumlah kira-kira 800 buah. Pada umumnya hanya data-data lebih dari l0 tahun saja yang dapat dipergunakan untuk perencanaan PLTA. Apabila data semacam itu tidak dapat diperoleh, maka perlu dibuat perkiraan atas dasar data-data lainnya, misalnya data-data aliran yang diukur di tempat lain dengan kondisi yang sama, atau data-data curah hujan.

2,1.4

Hubungan antara Curah Hujan dan Aliran Sungai

Sebagian dari air hujan mengalir pada permukaan tanah menuju ke sungai. Yang lain menguap atau meresap ke dalam tanah dan diisap oleh akar tanaman atau menjadi air tanah. Hubungan antaru curah hujan dan aliran sungai tergantung dari berbagai

faktor antara lain, sifat menahan air dari tanah (misalnya karena adanya pohonpohonan, keadaan tanah pada permukaan, apakah bergunung-gunung atau merupakan daerah yang telah dikerjakan), keadaan geologi, curah hujan, waktu datangnya hujan, dan lain-lain. Oleh karenanya sulit sekali untuk menjelaskan hubungan itu dengan cara yang sederhana. Dalam banyak hal faktor kedap adalah kira-kira di atas 80/" untuk hujan lebat, dan di bawah 40/o untuk hujan gerimis.

2.2

Lengkung Debit 2,2.1 Hidrograf Hidrograf adalah lengkung yang menunjukkan aliran air sehari-hari, diukur pada titik pengamatan tertentu selama jangka waktu 365 hari dalam setahun. Harinya dinyatakan pada sumbu horisontal dan aliran air pada sumbu vertikal. Hidrograf ini sebaiknya dibuat sesuai dengan bentuk tertentu. Pada hidrografitu cuaca, temperatur, curah hujan dan permukaan air pada alat pengukurjuga dicatat. suatu

2.2.2 kngkung Debit Untuk menyelidiki aliran sungai, maka lengkung debit (duration curve) harus dibuat berdasarkan hidrograf agar dapat diketahui dengan jelas kondisi dari aliran sungai tersebut. Hal ini diperlukan untuk mengetahui aliran sungai yang dapat digunakan dalam 365 hari. Lengkung debit mempunyai jumlah hari 365 pada sumbu horisontal

2.3

Pengukuran Debit

Sungai

11

dan debit sungai pada sumbu vertikal, dengan urutan mulai dari yang terbesar sampai yang terkecil, lihat Gbr. 2. Lengkung ini merupakan data dasar yang penting untuk merencanakan pusat listrik tenaga air. Tentu saja lengkung debit ini berbeda-beda untuk setiap sungai. Bahkan untuk sungai yang sama, lengkungnya berbeda untuk tiap tahun. Pada umumnya lengkung debit itu rata untuk sungai-sungai yang memiliki hutan lebat. danau dan waduk di sebelah hulunya (contoh dapat dilihat dalam Gbr. 2). Lengkung debit tahunan rata-rata dari aliran sungai dapat diperoleh dari lengkung debit selama l0 tahun. Tiga metoda berikut ini digunakan untuk mendapatkan lengkung debit tahunan rata-rata: (a) Lengkung debit seri: Debit harian rata-rata selama sepuluh tahun ditempatkan berurutan dari yang terbesar sampai yang terkecil. Kekurangan dari Sungai A

Sungai

S

ini adalah bahwa debit air waktu banjir dan pada musim kemarau terlihat secara berkelebihan. cara

(b) Lengkung debit paralel: Di sini untuk setiap tahun selama sepuluh tahun dibuat lengkung debit

bulanan. Kemudian harga rata-rata dari sepuluh tahun tersebut dihitung untuk satu bulan tertentu dari tiap95 t85 275 355 tiap tahun. Kekurangan menurut cara ini adalah Hari Gbr. 2 Contoh Lengkung Debit. bahwa debit air pada waktu banjir dan musim kemarau dinilai terlalu kecil. (c) Lengkung debit seri-paralel: Di sini untuk menghindari kekurangan dari kedua cara tersebut di atas, lengkung debit disusun atas dasar harga rata-rata dari pada nilai rata-rata tahunan dan bulanan dari Iengkung debit yang dibuat dengan kedua cara tersebut di atas.

2.3

Pengukuran Debit Sungai Debit sungai, yang merupakan data pokok untuk perencanaan pusat listrik tenaga air, harus diukur secara teliti dan dalam jangka waktu yang sepanjang mungkin. Ada beberapa cara untuk mengukur debit sungai: (a) kecepatan rata-rata dari aliran sungai pada suatu bagian dari penampangnya diukur, kemudian dikalikan dengan luas penampang pada bagian itu. Hasil perkalian luas penampang dengan kecepatan tersebut adalah debit sungai. (b) debit sungai diperoleh dari pengamatan tinggi permukaan air, dengan memper-

gunakan lengkung debit-tinggi-air di gardu pengukur. Pada umumnya cara (b) dipergunakan di gardu-gardu pengamatan. Cara lain adalah yang disebut metoda sekat (weir), yang hanya dipakai pada sungai-sungai yang kecil. Pengukuran cara (a) dan (b) dilakukan di tempat di mana aliran sungai seragam dan tidak menyebabkan kerusakan pada stasiun pengamat tersebut. Di Jepang keterangan-keterangan terperinci mengenai instalasi dan cara-cara pengukuran dari stasiunstasiun pengamat itu, ditentukan syaratnya dan diuraikan dalam peratwan mengenai pengukuran debit untuk PLTA. Persiapan dan pengecekan pada lengkung debit-tinggiair, yaitu pengukuran debit sungai harus sebanyak mungkin dilakukan pada beberapa tinggi permukaan air. Dasar sungai mungkin berubah karena adanya banjir dan hal-hal ini. Karena itu lengkung debit+inggi-muka-air akan berubah pula; karena itu perlu diadakan pengukuran ulangan untuk merubah lengkung tadi. Di bawah ini diberikan beberapa cara untuk mengukur kecepatan aliran: (a) Dengan alat ukur arus (current meter): Di sini kecepatan aliran dihitung dengan mengukur jumlah putaran alat tersebut dalam suatu satuan waktu. Alat ini mengguna-

Bab

2.

Pembangkitan Tenga

Air Dan Aliran

Sungai

kan baling-baling berbentuk pipih atau lengkung; periksa Gbr. 3. Jumlah putaran diukur dengan membuka atau menutupnya suatu hubungan listrik atau dengan tachometer. Alat pengukur aliran tersebut harus ditera paling sedikit sekali setahun. Untuk mengukur debit, sungai dibagi oleh beberapa garis tegak dengan jarak l-3 m, tergantung dari lebar penampang melintang aliran. Tiap garis vertikal kemudian dibagi oleh beberapa garis mendatar. Kecepatan air diukur pada tiap titik potong dari garisgaris tegak dan mendatar tadi. Dari kecepatan aliran air pada garis tegak dapat dibuat grafik seperti terlihat pada Ghr. 4; kemudian dapat dihitung kecepatan rata-rata pada penampang melintang di bagian tegak tersebut. Debit sungai diperoleh dengan menjumlah debit dari tiap penampang tegak. Jarak antara titik-titik pengukuran harus dibuat lebih pendek pada tempat yang dekat dasar sungai dan dinding sungai.

Keceprtan

Gbr.

3

Gbr.4

Alat Ukur Arus.

Alirs

Rrtr-Rrt. Pengukuran dengan Alat

Ukur Arus.

Berikut ini adalah cara yang sederhana untuk menghitung kecepatan aliran ratarata:

metoda

3-titik: V^: 2-titik: V^:

metoda

l-titik: V^:

metoda

(Vo,z

*

(Vo,,

+ Voilz

2Vo.n

+ Voil4

(2) (3) (4)

Yo.o

permukaan: Y^: 0,8 x (kecepatan aliran pada permukaan) (5) metoda ganda: Alat ukur arus dibenamkan ke dalam air dengan kecepatan metoda

seragam tertentu sampai mencapai dasar sungai, dan kemudian

diangkat lagi sampai mencapai permukaan air; kecepatan aliran rata-rata dihitung dari jumlah putaran dan waktu selama (6)

alat dibenamkan.

di mana

V^:

kecepatan aliran tata-rata,

Vo,r, Vo,r, Vo,c

:

kecepatan aliran air pada kedalaman berturut'tutut

201,

N%,60% dari permukaan air. (b) Dengan alat ukur apung (float): Ada dua macam alat: alat ukur apung (surface float) dan tongkat ukur apung (rod float). Dalam metoda ini alat apung dihanyutkan di bagian sungai yang lurus untuk mengetahui kecepatannya. Kemudian kecepatan aliran rata-rata pada tiap penampang dihitung. Seperti pada metoda pengukuran dengan meter, pengukuran dilaksanakan dengan membagi penampang melintang sungai menjadi beberapa bagian oleh garis-garis tegak. Kecepatan aliran rata-rata dihitung (periksa Gbr. 5):

V^:

0,8

x

(kecepatan aliran dari

pelampung)

(7)

2.4

l3

Referensi

ini cukup memadai apabila permukaan air tinggi pada waktu banjir, atau jika permukaan air berubah dengan cepat sehingga memerlukan pengukuran dalam waktu yang singkat. (c) Dengan rumus: Pertama-tama diukur kemiringan dari permukaan air; kemudian Pengukuran dengan alat

kecepatan aliran dihitung berdasarkan rumus seperti di bawah. Pengukuran ini digunakan

Gbr.

5

Pengukuran dengan Alat

Ukur Apung.

bila alat'ukur arus atau alat ukur apung tidak dapat digunakan, misalnya karena banjir, dan lain-lain. Alat untuk mengukur kemiringan permukaan air sungai harus dijaga supaya tetap dalam keadaan baik pada waktu pengukuran dilakukan dalam keadaan banjir. Rumus-rumus yang digunakan adalah:')

Rumus Manning:

RumusKutter: di mana

V^: R1: n:

V^: LP't'1't'

,^:ffi(.23 ) l/r -L- 0,00155lDJN

(8)

(e)

kecepatan air (aliran) rata-rata

jari-jari hidrolik kemiringan (gradient) permukaan air sungai koeffisien kekasapan (roughness)

Jika metoda ini yang akan digunakan, maka kecepatan air pada waktu debit biasa dan seluruh penampang sungai harus diukur dengan alat ukur arus. Dari hasil pengukuran itu kemudian dapat dihitung kekasapan dasar sungai sehingga dengan demikian dapat diperoleh hasil pengukuran dengan ketelitian yang tinggi.

2.4

Referensi

l)

Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya tulis berikut: W. P. Creager, J. D. Justin, Hydroelectric Hqndbook, John Wiley & Sons, New York, Second Edition, 1955, hal. 108.

BAB

3.I

3.

RENCANA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR

Pernilihan Proyek Pusat Listrik Tenaga Air Dalam menentukan pilihan proyek Pusat Listrik Tenaga Air, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: (a) Besarnya kapasitas tiap proyek harus ditentukan demikian rupa sehingga tenaga airnya dapat dimanfaatkan dengan effektif. (b) Penentuan proyek mana yang akan didahulukan pelaksannannya harus dilakukan sesudah diadakan pertimbangan terhadap kebutuhan secara menyeluruh dan setempat serta lokasi yang ekonomis, karena lokasi penyediaan tenaga harus disesuaikan dengan lokasi kebutuhan. Dalam hubungan terperinci hal-hal berikut ini: (1) Keadaan aliran air.

(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

di

atas, perlu diperhitungkan secara

Keadaan geografis, geologis, dan lain-lain. Hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga listrik. Biaya pembangunan.

Keuntungan dari pembangkitan tenaga. Hubungannya dengan pengembangan sungai secara menyeluruh. Pertimbangan dasar penyediaan tenaga, apakah dari tenaga air atau dari tenaga termis.

(10) (11)

Hubungan antara tenaga yang sudah ada dan rencana kemudian. Beaya untuk penggantian tanah dan bangunan yang sudah ada. Jangka waktu penyelesaian proyek. Jaringan transmisi dan peralatan untuk gardu sehubungan dengan daerah

(12)

yang membutuhkan tenaga. Pengangkutan dan pembuatan mesin dan peralatan lainnya.

3.1.1

Kapasitas Proyek

Untuk ini perlu ditentukan aliran air dan debit di tempat itu serta tinggi jatuh (head) dan besarnya waduk yang dapat dibangun sesuai dengan keadaan geografisnya. Dari data ini kemudian ditentukan jumlah dan jenis turbin air serta unit dari generator,

dan tenaga yang dihasilkan tiap tahun. Perlu pula dipertimbangkan dan ditentukan lokasi dari proyek, jenis dan dimensi konstruksi bangunan sipil, seperti bendungan, saluran air, dan gedung sentral. Pada pokoknya perlu dibuat terlebih dahulu beberapa alternatip rencana garis besar untuk dapat menghitung secara kasar biaya konstruksi dan pembangkitan tenaga. Dengan demikian dapat ditentukan suatu rencana yang menghasilkan biaya pembangkitan tenaga yang paling rendah. Lebih lanjut, sangat penting diperhatikan penentuan besarnya kapasitas pembangkit tenaga; hal ini tergantung pada kecenderungan kebutuhan tenaga dalam masa yang akan datang. Pembangkit-pembangkit tenaga dengan kapasitas yang sama mungkin berbeda biaya konstruksinya, tergantung dari beberapa keadaan, misalnya,

16

Bab

3. Rencana Pusat Listrik Tenaga Air

letak geografis, keadaan geologis, dan lain-lain. Dengan pertimbangan seperti tersebut di atas, hal-hal berikut seyogyanya sejauh mungkin dipenuhi guna memperoleh beaya pembangunan serendah mungkin: (l) Tinggi enersi (head) yang mudah diperoleh, jumlah air yang berlimpah-limpah dan keadaan aliran yang bagus. (2) Letak geografis dan geologis yang baik untuk bendungan, gedung sentral dan konstruksi lainnya. (3) Material untuk beton, bendungan, dan lain-lain mudah diperoleh di sekitar proyek. (4) Letaknya baik untuk pengangkutan bahan-bahan bangunan dan alat-alat berat.

(5) Masalah-masalah yang timbul karena adanya proyek tersebut mudah dipecahkan.

(6) Biaya transmisi yang rendah. Selanjutnya apabila suatu pembangkit tenaga yang menggunakan waduk besar dibangun di sebelah hulu sungai, di mana sudah ada pembangkit tenaga di sebelah hilirnya, maka pembuatan waduk besar ini menjadi sangat menguntungkan; karena akan menambah tenaga yang dihasilkan oleh pembangkit tenaga yang telah ada. Bagi

proyek yang dimaksudkan untuk pengembangan wilayah sungai secara serbaguna, seperti, untuk pengendalian banjir, irigasi, dan untuk menghasilkan tenaga listrik, maka penting sekali untuk dapat menentukan dengan tepat kapasitas pembangkit tenaga listrik, sehingga dengan demikian dapat diperoleh manfaat yang sebesar-besarnya bagi seluruh proyek. Di samping itu sudah tentu harus selalu diperhatikan perkembangan teknologi yang ada. Pada pembuatan rencana yang sesungguhnya, perlu diadakan studi yang teliti dan mendalam.

3,1.2 Jadwal Pembangunan

Proyek

Untuk dapat menentukan jadwal dan jangka waktu pembangunan proyek tenaga air perlu dibuat perkiraan tentang ciri-ciri kebutuhan tenaga untuk jangka waktu yang cukup lama. Untuk itu harus dipilih proyek yang paling ekonomis ditinjau dari biaya operasi, dibandingkan dengan seluruh sistim tenaga, di mana terdapat pula pembangkit-

pembangkit termis (dan nuklir).

3,2

Pemilihan Lokasi Pusat Listrik Tenaga Air Macam bangunan PLTA berbeda-beda tergantung dari jenis pembangkit tenaga yang dipergunakan. Bangunan ini biasanya terdiri dari: (l) Tempat penampungan air dan bangunan ambil-air, seperti, bendungan, waduk, dan lainJain. Jalan air, seperti, terowongan tekan, pipa pesat (penstock), dan lainJain. Pusat tenaga, termasuk gedung-gedung dan gardu induk. Saluran bawah, dan lain-lain. Dalam memilih lokasi proyek perlu diperhatikan hal-hal sebagaimana diuraikan dalam 3.l.l. Untuk maksud tersebut setiap lokasi harus direncanakan pada suatu peta topografi dengan skala l:1000-2000. Kemudian dengan mempelajari biaya konstruksi dan keandalannya, dapat dipilih satu lokasi yang mudah dilihat dari segi pembangunan, pemeliharaan dan operasi PLTA itu. Hal-hal berikut ini perlu diperhatikan secara

(2) (3) (4)

seksama:

(l)

Pondasi dasar yang baik: Apabila tanah pondasinya lemah, maka akan

3.3

(2) (3) (4) (5) (6)

3.3

Penentuan Tinggi Jatuh Efektif

l7

dibutuhkan biaya yang amat besar untuk pekerjaan pondasi tersebut. Di samping itu keandalannya akan menurun, mengingat kemungkinan adanya penurunan pondasi, perembesan air, dan lain-lain. Kondisi geologis yang baik di tempat di mana PLTA itu dibangun. Permukaan air yang rendah pada waktu banjir. Mesin-mesin dan alat-alat dapat dengan mudah diangkut. Tanah untuk gedung (perumahan pegawai, gedung tempat kerja, gudang, dan lain-lain) dan gardu induk dapat diperoleh di sekitar proyek itu. Pipa pesat dapat diperpendek untuk tinggijatuh yang sama.

Penentuan Tinggi Jatuh Efektif

3.3.1

Jenis Saluran Air

Tinggi jatuh effektif dapat diperoleh dengan mengurangi tinggi jatuh total (dari permukaan air pada pengambilan sampai permukaan air saluran bawah) dengan kehilangan tinggi pada saluran air. Tinggijatuh penuh (full head) adalah tinggi air yang bekerja efektif pada turbin yang sedang berjalan. Untuk jenis saluran air, bila diketahui permukaan air pada bangunan pengambilan dan pada saluran bawah serta debit air, maka tinggi jatuh efektif kemudian dapat ditentukan, dengan dasar pertimbangan ekonomis. Misalnya, bila kehilangan tinggi jatuh air dapat dikurangi dengan memperbesar penampang saluran air atau memperkecil kemiringannya, maka tinggi jatuh dapat dimanfaatkan dengan efektif. Dalam hal ini biaya akan bertambah besar, sedang dalam hal sebaliknya, biayanya lebih rendah, tetapi kehilangan tenaga menjadi lebih besar. Oleh karena itu, kemiringan saluran air, luas penampang melintangnya dan luas penampang pipa pesat harus dibandingkan dengan biaya konstruksinya. Dengan demikian tinggi jatuh efektif ditentukan berdasarkan atas biaya konstruksi yang paling ekonomis.

3.3.2

Jenis Waduk atau Waduk Pengatur

Jika naik turunnya permukaan air waduk sudah dapat ditentukan, maka tinggi jatuh efektif maksimum dan minimum dapat ditentukan seperti diuraikan di atas, sesuai dengan permukaan air waduk dalam keadaan maksimum dan minimum. Namun apabila naik-turunnya permukaan air yang ada sangat besar, perlu diperhatikan hal-hal

berikut:

(l)

Tinggi jatuh normal: Ini adalah tinggi jatuh efektif yang dipakai sebagai dasar untuk menentukan tenaga yang dihasilkan atau efisiensi dari tutbin. Pada umumnya turbin dapat bekerja dengan efisiensi maksimal pada tinggi jatuh ini. Tinggi jatuh normal tiipilih dengan cara coba-coba, sehingga tenaga yang dihasilkan setahun mencapai maksimum atas dasar lengkung operasi dari waduk. (2) Perubahan tinggi jatuh: Kapasitas efektif waduk dan naik turunnya permukaan air waduk ditentukan berdasarkan atas daya puncak yang dihasilkan dan lamanya hal ini berlangsung; hal ini disesuaikan dengan hubungan antara penyediaan dan kebutuhan tenaga, rencbna penyediaan tenaga pada musim kemarau, pemanfaatan air banjir, dan lain-lain. Jika variasi dari tinggi jatuh menjadi terlalu besar, maka karakteristik turbin akan menjadi tidak menguntungkan. Oleh karena itu harus diperhatikan hal-haltersebut terdahulu dalam menentukan naik-turunnya permukaan air

l8

3.4

Bab

3.

Reircana Pusat Listrik Tenaga

Air

Penentuan Debit Turbin

3.4.1 Debit Maksimum Untuk jenis dengan aliran sungai langsung (run-of-river) debit maksimum turbin ditentukan demikian rupa sehingga biaya konstruksinya menjadi minimum berdasarkan lengkung debit sepuluh tahun terakhir atau lebih. Nilainya pada umumnya dua kali debit dalam musim kemarau. Jika sekiranya juga dipertimbangkan faktor-faktor habisnya sumber-sumber tenaga air dalam masa yang akan datang, penyediaan tenaga dalam musim kemarau dengan sumber-sumber tenaga bentuk lain, perbaikan pusatpusat listrik tenaga termis waktu jumlah air banyak, dan lain-lain, maka nilai tersebut di atas dapat diperbesar sampai tiga atau empat kali. Jika debit maksimum diperbesar maka biaya konstruksi per kW menjadi lebih murah; sebaliknya biaya konstruksi per kWh menjadi lebih mahal. Demikianlah maka akan terjadi hal-hal yang tidak menguntungkan, yaitu bahwa tenaga yang dihasilkan rata-rata menjadi berkurang dan waktu operasi dengan beban tidak penuh menjadi lebih lama. Sebaliknya jika debit maksimum diperkecil maka tenaga yang dihasilkan oleh pusat tenaga air tersebut sepanjang tahun dapat diharapkan akan sama dengan tenaga nominalnya. Dalam musim dengan banyak hujan lebat, air yang melimpas akan bertambah besar dan pemanfaatannya akan beikurang. Hal ini mengakibatkan biaya per kW akan naik. Untuk PLTA dengan kolam pengatur (regriating pond) air sungai disimpan pada waktu malam waktu bebannya minimum (di Indonesia tidak demikian), dan digunakan pada waktu beban puncak untuk beberapa jam waktu siang hari. Dengan demikian debit alamiah dari sungai, baik harian maupun mingguan, diatur oleh kolam pengatur ini. Oleh karena itu debit sungai ditentukan sesuai dengan kondisi beban harian ataupun mingguan yang akan dicapai untuk penyediaan tenaga. Karena itu perlu diketahui beban yang akan terjadi. Ada beberapa cara untuk mengetahui beban yang akan terjadi tersebut. Satu cara di antaranya adalah dengan memperkirakan dan menjumlah beban harian dalam satu tahun operasi. Cara lain adalah dengan memperkirakan dan menghitung lengkung beban yang lazim setiap bulan, baik dalam musim hujan, ataupun dalam musim kemarau. Di Jepang, pada umumnya lengkung beban harian dibagi dalam tiga perioda, yaitu waktu beban puncak, beban kurang (off-peak) dan beban tengah-malam. Pada umumnya air yang disimpan digunakan pada waktu beban pqncaknya kontinu (umirmnya 6-8 jam) dalarn musim kemarau. Di samping mempelajari hal-hal tersebut di atas, perlu juga dipelajari jumlah unit turbo-generatornya. Penentuan debit maksimum dibatasi juga oleh adanya pemakaian air sungai di bagian hilir. Di samping itu apabila di sebelah hulu sungai direncanakan pembuatan sebuah waduk, maka hal ini memungkinkan direncanakannya sebuah proyek yang lebih besar dengan memakai debit yang lebih besar dalam waktu yang lebih lama, oleh karena adanya waduk tersebut. Untuk jenis waduk, waduknya digunakan untuk menyimpan dan rnelepaskan simpanan air sepanjang tahun, guna memenuhi kebutuhan pada waktu beban puncak. Debit air maksimum ditentukan oleh jumlah air yang dapat diatur selama beban puncak dalam musim kemarau. Hal ini dapat dihitung dari kondisi beban dalam musim kemarau, jum.lah air yang tersimpan di dalam waduk untuk persediaan pada hari-hari kering dan debit alamiah dari sungai pada waktu musim kemarau. Para umumnya, besarnya debit maksimum adalah sekitar 3-4 kali jumlah debit rata-rata dari waduk dalam musim kemarau dan debit alamiah dari sungainya sendiri.

3.4.2

Jumlah

Air Pasti

Jumlah air pasti (firm water quantity) adalah jumlah ak yang pasti dapat diman-

I

l

3.

5

Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga

Air

19

faatkan sepanjang tahun. Ini diperoleh dari jumlah air dalam musim kering dikurangi dengan jumlah air yang dialirkan di bagian hilir untuk keperluan pengairan, perikanan, pariwisata, dan lain-lain. Untuk jenis waduk, nilainya adalah jumlah air yang dapat dipakai selama 355 hari dalam setahun, dikurangi dengan jumlah debit air bagi pemakaian seperti tersebut di atas; di samping itu diperhatikan pula persediaan air yang dapat disimpan dalam waduk dalam musim kemrau.

3.5

Daya yang Dihasilkan oleh Pusat Listrik Tenaga Air 3.5.1 Macam Daya yang Dihasilkan Di Jepang daya yang dihasilkan dapat digolongkan sebagai berikut:

(l)

Daya maksimum, yaitu daya maksimum yang dapat dibangkitkan oleh PLTA.

Pada umumnyayang disebut output dari PLT.d adalah daya maksimum ini. (2) Daya pasli (firm output), yaitu daya yang dibangkitkan selama 355 hari dalam

setahun untuk PLTA jenis aliran sungai langsung, dan 365 hari dalam setahun untuk PLTA jenis waduk. (3) Daya puncak, yaita hasil yang dibangkitkan selama jam-jam tertentu setiap hari (umumnya lebih dari 4 jam) yang meliputi 355 hari selama setahun. (4) Daya puncak khusus, yaitu daya yang dihasilkan setiap hari, tanpa pembatasan jam operasi dalam musim hujan, dikurangi dengan daya pasti. (5) Daya penyediaan (supply output), yaitu hasil yang dapat dibangkitkan dalam musim kemarau, dengan mempergunakan simpanan air dalam waduk yang dikumpulkan selama musim hujan, dikurangi dengan daya pasti. (6) Daya penyediaan puncak dan daya waduk.

3.5.2

Perhitungan Daya

Jika tinggi jatuh efektif maksimum adalah 11(m), debit maksimum turbin adalah (m'ls), efisiensi dari turbin dan generator masing-masing adalah 4, dan 4o, maka Q Daya teoritis Daya turbin

:

9,8 QH (kW)

:9,8 q, QH (kW)

Daya generator

:

9,8

qrlc 8H (kW)

(10)

(l l) (12)

Daya generator umumnya disebut output dari PLTA. Pada PLTA dipompa, jika tinggi jatuh bersih dari pompa adalah 11 (m), debit pompa adalah Q (mtls\, efisiensi dari motor-generator dan pompa masing-masing adalah t7, dan 4, maka daya yang masuk ke dalam pompa (input) adalah

Pt:9,8 QHIOt*ttr)

(

l3)

Pada umumnya, daya masuk (input) untuk PLTA dipompa menjadi maksimum dalam kondisi tinggi jatuh minimum untuk pompa jenis Francis dan kondisi tinggi jatuh maksimum untuk pompa jenis Kaplan atau propeller.

3.5.3

Perhitungan Tenaga yang Dibangkitkan

Tenaga yang dihasilkan adalah tenaga listrik yang dibangkitkan oleh PLTA. Untuk perencanaan, kemungkinan pembangkitan enersi dalam setahun dihitung, dan

20

Bab

3.

Rencana Pussat Listrik Tenaga

Air

ini kemudian dikalikan dengan faktor ketersediaan (availability factor) antara 0,950,97 untuk mendapatkan tenaga pembangkitan tahunan (annual generated energy). Dari harga ini dihitung biaya pembangunan (construction cost) dan biaya pembangkitan (generation cost) yang digunakan dalam perbandingan ekonomis dari berbagai rencana. Sesudah efisiensi keseluruhan (overall)

|ra: 4r4a

(14)

dihitung, dan atas dasar lengkung aliran (flow duration curve), tenaga listrik yang mungkin dibangkitkan dihitung dari aliran air, tinggi terjun (head) dan jumlah jam kerja, sesuai dengan aturan (operation rule) dan kebutuhan sistim tenaga listrik. Adanya pusat listrik di sebelah hilir sangat menguntungkan, karena kenaikan tenaga listrik yang dibangkitkannya sangat dipengaruhi oleh perbaikan aliran air, misalnya dengan penggunaan waduk atau kolam pengatur, pusat listrik dipompa. (pumped storage), dan sebagainya.

3.6

Jenis-Jenis Pusat Listrik Tenaga

3.6.1

Air

Penggolongan berdasarkan Tinggi Terjun yang Ada

Pusat listrik jenis terusan air (water way) adalah pusat listrik yang mempunyai tempat ambil air (intake) di hulu sungai, dan mengalirkan air ke hilir melalui terusan air dengan kemiringan (gradient) yang agak kecil. Tenaga listrik dibangkitkan dengan cara memanfaatkan tinggi terjun dengan kemiringan sungai tersebut. Jenis bendungan (dam) adalah jenis pusat listrik dengan bendungan yang melintang sungai guna menaikkan permukaan air di bagian hulu bendungan dan membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan tinggi terjun yang diperoleh antara sebelah hulu dan hilir sungai. Pusat listrik jer is bendungan dan terusan air merupakan jenis gabungan dari kedua jenis tersebut di atas. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan menggunakan tinggi terjun yang didapat dari bendungan dan terusan.

3.6.2

Penggolongan menurut Aliran

Air

Pusat listrikTenis aliran sungai langsung (run-of-river) kerapkali dipakai pada pusat

listrik jenis saluran air. Jenis ini membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan aliran air sungai itu sendiri secara alamiah. Pusat listrikTenis dengan kolam pengatur (regllatine pond) mengatur aliran sungai setiap hari atau setiap minggu dengan menggunakan kolam pengatur yang dibangun melintang sungai dan membangkitkan tenaga listrik sesuai dengan perubahan beban. Di samping itu ada lagi jenis lain dengan kolam pengatur yang dibangun di bagian hilir pusat listrik beban puncak (peaking power plant) dengan waduk berkapasitas besar atau kolam (pondage), yang mengatur perubahan aliran air waktu beban puncak (peak water flow) sehingga menjadi aliran air yang konstan. Pusat listrik semacam ini disebut pusat listrik jenis kolam kompensasi. Pusat listrik jenis waduk (reservoir) mempunyai sebuah bendungan besar yang dibangun melintang sungai. Dengan demikian terjadi sebuah danau buatan; kadangkadang sebuah danau asli dipakai sebagai waduk. Air yang dihimpun dalam musim hujan dikeluarkan pada musim kemarau. Jadi, pusat listrik jenis ini sangat berguna untuk pemakaian sepanjang tahun.

3.7

Waduk dan Kolam

Pengatur

2l

Pusat listrik Tenis dipompa (pumped storage) adalah jenis PLTA yang memanfaatkan tenaga listrik yang kelebihan pada musim hujan atau pada saat pemakaian tenaga listrik berkurang pada tengah malam. Pada waktu itu air dipompa kembali oleh pompa ke atas dan disimpan dalam waduk. Jadi, pusat listrik jenis ini memanfaatkan kembali air yang didapat untuk membangkitkan tenaga listrik pada beban puncak pada siang hari (di Indonesia sekarang sekitar jam 19.00).

3.7

Waduk dan Kolam Pengatur 3.7.1 Waduk Waduk menghimpun air waktu musim hujan atau selama jam beban kurang untuk persediaan dan pemakaian air pada musim kemarau atau waktu beban puncak. Waduk

ini

digunakan untuk merencanakan penambahan tenaga listrik dari pusat listriknya sendiri dan pusat listrik lainnya di bagian hilir. Waduk ini memungkinkan pengaturan aliran air sungai secara musiman dan dapat dibedakan dengan kolam pengatur dari perbandingan pengaturan tahunan (yearly regulating ratio, yaitu perbandingan dari jumlah cadangan dan aliran masuk tahunan); atau dari jumlah hari penyediaan air, yaitu hari-hari kerja dengan beban penuh dimungkinkan. Lengkung massa (mass curve) dari aliran air alamiah dipakai untuk mempelajari skala dari waduk. Lengkung massa aliran air sungai untuk jangka waktu tertentu (setahun, bila dimaksudkan untuk pengaturan tahunan) dan lengkung massa debit turbin yang perlu untuk menghasilkan.daya (output) pembangkit dilukis pada gambar yang sama. Bila lengkung massa debit turbin digeser dari titik di mana kemiringan (gradient) lengkung massa aliran sungai lebih kecil dari kemiringan lengkung massa debit turbin ke titik di mana kemiringan lengkung massa debit turbin sama atau lebih besar dari lengkung massa aliran sungai, maka perbedaan pada sumbu longitudinal dari kedua lengkung ini menyatakan kekurangan aliran air. Jadi, jumlah maksimum kekurangan air ini adalah kapasitas waduk yang dibutuhkan. Biasanya kapasitas waduk yang dibutuhkan dinyatakan oleh massa dari perbedaan antara jumlah aliran air sungai harian dan aliran ah rata-rata untuk waktu tertentu, dan massa dari perbedaan antara aliran air yang direncanakan dan aliran air rata-rata di atas. Sebenarnya, setelah garis besarnya dipelajari dari gambar semacam itu, muka air tertinggi (penuh), jumlah air

yang dapat digunakan (draw down), debit turbin maksimum dan hal-hal lain dari rencana-rencana yang diproyeksikan dipilih untuk diteliti segi ekonomisnya. Kemudian, setelah biaya konstruksi dan tenaga yang akan dibangkitkan setahunnya diteliti segi ekonomisnya untuk berbagai rencana tersebut di atas, maka diambil yang paling ekonomis. Dalam sistim tenaga listrik yang menggunakan tenaga air, pusat listrik jenis waduk memegang peranan dalam penyediaan air pada musim kemarau. Dalam sistim tenaga listrik yang menggunakan tenaga termis, tugas pusat listrik jenis waduk adalah untuk menyediakan daya (kW) secara stabil sepanjang tahun, yaitu guna penyediaan pada waktu pusat listrik tenaga termis tidak bekerja, guna penyediaan pada waktu beban puncak, dan lain sebagainya.

3.7,2 Kolam

Pengatur

Kolam pengatur dapat mengatur aliran air sungai guna keperluan harian atau mingguan. Pada saat beban puncak aliran air perlu dapat diatur selama kira-kira enam jam lamanya. Bila kolam pengatur dimaksudkan untuk mengatur air secara harian, maka jumlah cadangan (reserve) yang dibutuhkan (O) dapat ditentukan berdasarkan

Bab

22

3. Rencana Pussat Listrik Tenaga Air

rumus berikut ini:

Q:(Qr-Q)xrx3600(m3) di mana Or : debit turbin per hari (m'/s) Qz: debit turbin pada saat beban puncak (m'/0 t: lamanya beban puncak

(l

5)

3.7.3 Kolam Kompensasi Apabila sebuah kolam pengatur atau waduk dibangun melintang sungai dan debit

turbin berubah-ubah sesuai dengan perubahan beban, maka pengairan, perikanan dan lain-lainnya yang terdapat di hilir sungai, akan terganggu. Dalam hal demikian ini, kolam pengatur dibangun di bagian terbawah aliran sungai sehingga aliran air dari kolam konstan. Kolam pengatur semacam ini disebut kolam kompensasi.

3.8

Penentuan Jumlah Unit dan Jenis Unit Utama

3.8.1

Penentuan Jumlah Unit

Pada umumnya, bila jumlah unit utama berkurang maka biaya konstruksi unit utama, pipa pesat, transformator, pemutus beban dan alat-alat lainnya menurun, luas bangunan sentral menjadi kecil dan biaya pemeliharaanpun berkurang. Di samping itu, bita dipilih unit yang berkapasitas besar maka unit ini diharapkan akan dapat bekerja dengan daya-guna yang tinggi. Karena akhir-akhir ini keandalan (reliability) peralatan menjadi lebih tinggi, maka tampak adanya gejala pengurangan jumlah unit generatorturbin, dalam batas-batas sistim tenaga listrik yang diperbolehkan. Namun, bila ada beberapa unit dalam pusat listrik, maka pembebanan sebagian (partial) dari beberapa unit dengan daya-guna rendah tidak diperlukan, karena selalu dapat dipilih sejumlah unit yang dapat memenuhi beban sistim. Jadi, dalam banyak hal, penggunaan beberapa unit utama dalam pusat listrik jenis aliran sungai langsung yang mempunyai lengkung aliran yang kurang baik adalah menguntungkan. Pusat listrik yang selalu akan mengeluarkan air dengan jumlah tertentu ke bagian hilir, pusat listrik yang selalu bekerja dengan beban sebagian (seperti pusat listrik jenis kolam kompensasi) dan pusat listrik utama dalam sistim tenaga listrik mungkin akan membawa pengaruh yang besar terhadap sungai bagian hilir atau terhadap sistim, apabila ada gangguan (interruption) yang terjadi padanya. Dalam hal-hal tersebut perlu dipertimbangkan untuk pemasangan paling sedikit dua unit atau lebih dalam pusat-pusat listrik tadi. Di samping itu untuk setiap proyek perlu sekali diadakan penyelidikan mengenai fasilitas pengangkutan yang ada dan batasan-batasan dalam pembuatan unit utama.

3.8.2

Penentuan Jenis Unit

Jenis turbin yang paling umum dapat ditentukan dari Gbr. 23 (lihat juga 5.1 dan 5.6), berdasarkan daya ke luar (output) dan tinggi terjun turbin air tersebut. Karena turbin jenis Francis mempunyai konstruksi yang sederhana dan keandalan yang tinggi, maka pengembangan turbin air jenis ini maju pesat dan berhasil memasuki daerah tinggi terjun yang besar (daerah turbin Peltcn). Penentuan jenis turbin air yang akan digunakan untuk daerah batas antara kedua daerah tersebut dilakukan dengan memperhatikan beberapa hal berikut ini: (a) Pemilihan jenis Pelton atau jenis Francis untuk daerah tinggi terjun yang besar:

3.8

Penentual Jumlah Unit dan Jenis Unit

Utama

23

Bila tinggi muka air banjir besar mencapai saluran bawah (tailrace), jenis Pelton tidak menguntungkan karena tidak dapat rnemanfaatkan tinggi terjun yang terdapat di bawah elevasi turbin. Turbin Francis mempunyai cepat jenis yang tinggi dan dapat mencapai kecepatan yang cukup besar. Karenanya harga generator pada umumnya menjadi rendah. Untuk waktu kerja yang Iama dengan beban sebagian, turbin Peiton dengan mulut-pancaran ganda (multi-nozzle) menguntungkan dilihat dari sudut daya-guna. Apabila saluran pipanya panjang dan kemiringannya rendah, turbin Peltonlah yang menguntungkan karena biaya pipa pesatnya rendah; ini disebabkan karena kenaikan tekanannya rendah pada penutupan (shut down) dengan mendadak. Bila air sungai berkwalitas rendah, maka turbin Peltonlah yang menguntungkan karena pemeriksaan dan perawatan rotornya mudah. (b) Pemilihan jenis Kaplan atau jenis Francis untuk daerah tinggi terjun yang rendah: Bila tinggi terjun dan beban sering sekali berubah, maka turbin Kaplan yang baik. Untuk turbin Kaplan, cepat jenisnya tinggi dan harga generatornya menjadi rendah. Namun, tinggi isapnya (draft head) perlu diturunkan, hingga pipa lepasnya menjadi lebih besar dan biaya pekerjaan sipil bertambah. Turbin Francis menguntungkan dilihat dari segi perawatannya karena konstruksinya sederhana. Harga mesinnya rendah dibandingkan dengan turbin Kaplan. Mengenai jenis generator untuk pusat listrik ienaga air periksa Bab 6 (bagian 6.1 dan 6.2),

3.8.3

Penentuan Jenis Poros Tegak atau Mendatar

Untuk turbin Pelton sampai sekarang jenis poros mendatar (horizontal) banyak dipakai. Akhir-akhir ini jenis poros tegak (vertical) dengan mulut-pancaran ganda mulai dibuat untuk turbin berkapasitas besar. Untuk turbin Francis berukuran kecil, jenis poros mendatar dengan konstruksi penyangga yang sederhana adalah yang menguntungkan dan mudah perawatannya. Namun, jenis poros tegak lebih baik untuk mesin berkapasitas besar atau bila muka air banjir tinggi. Untuk turbin Kaplan dan turbin baling-baling biasanya dipakai jenis poros tegak untuk menurunkan tinggi isap (draft head). Untuk mesin berukuran kecil dipakai turbin jenis poros mendatar atau turbin tabung jenis poros miring (inclined).

3.8.4

Penentuan Kecepatan Putar

Bila daya keluar P (kW), tinggi terjun efektip H (m) dan jenis turbin diberikan maka kecepatan putar (revolving speed) dapat ditentukan sebagai berikut: (a) Eatasan cepat jenis (n,) ditentukan dalam hubungan dengan tinggi terjun efektip untuk tiap jenis turbin:1) Turbin

Pelton: 12'<

Turbin Francis:

r,

n"

3



! o E

..i

6

;

(

,]( d

d

B

E

d

A q

I

i

o

.

a

!

!(

:

d

E

-)

3

A

E

a F

I

:

c

E

A

Ir

3-

(

E

E

sq 6

x

6i a d

I E

Pi

6

* BO

cl

F

F

Fl

A U E

Ia

4

d

6 o

il

d a

A o\ !

ul ! E

I

Erq EI dU t= !E EE J6

-ri I

6

tr;

r.3

OE

Bab

4.

Fasilitas Teknik Sipil

ngannya di Perancis, Itali dan negara-negara lain, dewasa ini telah diketemukan cara yang disebut pipa-pipa yang bersimpai sendiri (self-hooped pipe). caranya adalah dengan memberikan pra-tegangan (prestress) berupa tekanan (compression) pada pipa bagian dalam dan pra-tegangan berupa tarikan pada simpai tersebut. Cara ini lazim dipakai untuk pusat listrik dengan tinggi terjun yang besar. Dalam perencanaan pipa pesat harus diperhitungkan kemungkinan tekanan air yang terbesar dengan mengingat akan kenaikan tekanan yang disebabkan oleh gelombang dan pukulan air, di samping tekanan hidrostatis yang ada, Karena itu timbul persoalan mengenai besarnya peningkatan tekanan tersebut. Apabila kecepatan rambatan tekanan adalah a mfs, panjang pipa pesat adalah L (m), waktu yang dibutuhkan untuk menutup sudu antar (guide vane) adalah 7 detik, maka akan diperoleh rumus-rumus

berikut. Apabila

7 a2J d,

maka, menurut Joukovsky,T) peningkatan tekanan adalah (m): d, Ah - _7t

(26)

I

r >21

Apabila

d,

maka: menurut Allievi

^o:ry di mana

*

xla,+zn

:l*rbl'

: iI : o. : g

(27) (28)

percepatan gaya tarikan bumi (m/sr)

tekanan statis (m) kecepatan aliran rata-rata dalam pipa pesat (m/s)

Apabila garis-tengah pipa pesat itu berbeda-beda maka:

,_:9y,L LUA, : ,4, : /, :

di mana Q

es)

debit maksimum (m'/s) luas penampang dari setiap bagian pipa (m2) panjang setiap bagian pipa pesat dengan garis-tengah tertentu (m)

Untuk turbin Francis nilainya adalah nilai pada taraf garis pusat sudu antar dan merupakan nilai yang terbesar. Nilai ini lambat laun berkurang sepanjang pipa pesat hingga menjadi nol pada tempat tangki pendatar. Di samping perhitungan kenaikan tekanan air secara grafis, juga dipakai metoda perhitungan numerik, metoda bertahap, dan lainlain. Dalam hal pipa cabang terletak jauh dari turbin air atau bila ada tangki pendatar diferensial atau bila dipakai turbin pompa-balik (reversible pump turbine), maka perhitungan akan menjadi sangat sulit. Karena itu dewasa ini untuk perhitungan semacam itu dipergunakan pemecahan secara grafis dan dengan komputer elektronik.

4.4 Jalanan Air

45

Tebal pipa harus'dihitung dengan memakai tekanan air maksimum pada tempat tersebut. Dalam hal ini harus ditambahkan 1,5 mm pada tebal pipa mengingat adanya

korosi dan pengikisan (abrasion). Apapun hasil perhitungannya, tebal pipa minimum harus 6mm. Hubungan antara tegangan tarik karena tekanan dalam dan tebal pipa untuk pipa yang ditempatkan di luar (exposed) adalah:e)

HD o:4=-j

: 11:

di mana o

2: ,: r:

(30)

tegangan (kg/cmr)

tekanan air maksimum di tempat yang mendapat tekanan (kg/cmr) garis tengah bagian cialam dari pipa (cm)

tebal pipa (cm) cadangan tebal untuk korosi dan pengikisan (cm)

Untuk pipa yang ditanam hubungan itu dinyatakan oleh

':#!d(r di mana l.

'

:

-

(31)

1)

konstanta yang ditentukan oleh modulus elastisitas, koefisien tegangan, dan lainJain dari pipa pesat beton, batu, serta tebal dan garis tengah bagian dalam dari pipa pesat.

Blok angker dipasang pada bagian yang melengkung (atau berselang 120-150 m bila tidak ada bagian yang melengkung). Pelana (dengan jarak 6-12 m) dipasang pada sela-sela blok angker. Jadi, keduanya menyangga berat pipa dan air. Akhir-akhir ini dipakai cincin pengaku (stiffener) yang dipasang di sekeliling pipa yang bergaris tengah besar; pipanya disangga oleh sendi dua-titik (two point hinge). Cara dengan penyangga cincin pengaman ini sekarang sangat banyak digunakan. ' Fasilitas pipa pesat lainnya adalah katup pintu masuk (inlet valve) dari turbin air yang dipasang pada ujung pipa pesat; katup udara dan pipa udara untuk menghindarkan keadaan hampa udara di dalam pipa atau untuk mengalirkan udara yang tinggal di bagian yang lengkung; lubang kerja (manhole) untuk melakukan pemeriksaan dan perbaikan pada pipa pesat; serta katup buangan uir (drain valve) atau pipa buangan air (drain pipe) untuk mengeringkan bocoran air, dan lain sebagainya.

4.!.6

Saluran Bawah

Saluran bawah (tail race) adalah sebuah saluran yang dilalui oleh air yang ke luar dari turbin air, terus ke sungai atau ke laut. Saluran ini biasanya terdiri dari waduk awal (forebay) yang dihubungkan dengan pipa lepas (draft tube), saluran bawah dan pintu keluar (outlet). Namun, bagi pusat listrik bawah-tanah dengan saluran bawah yang panjang, ruang pendatar (surge chamber) atau tangki pendatar (surge tank) dibuat di sekitar titik mula terowongan saluran bawah (lihat 4.5.2). Waduk awal hendaknya dibuat dengan lebar saluran yang cukup besar, sehingga tidak terjadi perubahan permukaan air yang menyolok bila ada perubahan debit yang mendadak. Waduk ini juga bertugas menyalurkan air ke saluran bawah, setelah aliran air diatur terlebih dahulu

sebelumdialirkankesaluranini'Pintu(gate)pipalera@mnat -:"*ii I l"'--ri-;-i; .

3g3

i |

46

Bab

4.

Fasilitas Teknik Sipil

pintu keluar pipa lepas atau di bagian pintu masuk (inlet) waduk awal, untuk pemeriksaan dan perbaikan turbin, pipa lepas dan sebagainya. Saluran bawah banyak jenisnya, misalnya saluran terbuka, saluran tertutup, terowongan, dan sebagainya. Saluran ini sama dengan atau sedikit lebih besar daripada saluran atas (headrace), mengingat adanya kemungkinan perubahan mendadak dari debit turbin air. Dalam hal terowongan tanpa-tekan, digunakan penampang bentuk tapal kuda yang datar. Pada terowongan bertekan dipakai bentuk yang tidak begitu datar, tetapi yang bentuknya standar atau yang sejenis. Bila batuannya baik, terowongannya dapat diberi Iapisan pada lantai dasarnya (invert) atau sama sekali tanpa lapisan. Pemilihan tempat untuk pintu keluar penting sekali, Bila tempat pintu keluar dibuat di sungai maka pintu ini harus aman terhadap banjir. Di samping itu harus dipilih tempat yang tidak akan merubah dasar sungai tersebut dan tidak akan menyebabkan bertimbunnya pasir terlalu banyak. Letak pintu keluar harus dipilih baik-baik karena walaupun pintu keluar tidak pernah tertimbun pasir seluruhnya, muka air bawah sering menjadi tinggi dan kehilangan tinggi terjun (loss of head) menjadi besar karena timbunan pasir tersebut.

4.5

Bangunan Sentral Bangunan sentral (power house) adalah nama umum bagi fasilitas yang berisikan turbin air, generator dan mesin-mesin pembantu lainnya. Ada berbagai macam bangunan sentral menurut bagiannya yang terletak di atas tanah dan menurut bentuk pondasi turbin air dan generator. Pada umumnya apabila bangunan sentral direncanakan pemilihan lokasi dan bentuk bangunan atas-tanahnya (superstructure) penting sekali. Ini ditentukan setelah dipertimbangkan segala kemungkinannya, seperti, Ietak geografi, keadaan geologi, kedudukan timbal-balik antara bendungan dan terusannya, sulit atau mudahnya pembangunannya, pemeliharaannya, dan lain sebagainya.

4.5.1 Macam Bangunan Sentral Menurut bagiannya di atas tanah PLTA dapat dibagi dalam tiga macam, yaitu jenis pasangan-dalam bangunan (indoor), jenis pasangan-luar (outdoor), jenis pasangansetengah-luar, jenis bawah-tanah (underground) dan jenis setengah bawah-tanah (lihat

Bab 7).

Menurut jenis penyangga generatornya dikenal jenis dua-lantai (two floor type), jenis satu-lantai dan jenis banyakJantai. Pada jenis duaJantai generatbr disangga oleh balok-balok. Bangunan dibagi menjadi ruangan turbin air dan ruangan generator. Ruangan bangunan harus cukup luas. Namun, jenis ini tidak tepat untuk generator berkapasitas besar, karena jenis ini menggunakan balok-balok sebagai penyangga. Pada jenis tong (barrel type), yang disebut pula jenis satu-lantai, generator disangga oleh konstruksi berbentuk tong yang penampangnya berbentuk bulat atau poligon teratur. Walaupun konstruksi ini memiliki stabilitas yang lebih baik, namun ruangan bangunan tidak cukup luas, karena tidak ada lantai khusus bagi generator. Akhir-akhir ini untuk pusat-pusat listrik berkapasitas besar banyak dipakai jenis tong yang berlantai dua, dengan memanfaatkan keuntungan-keuntungan jenis tong maupun jenis dua-lantai. Umumnya bila dipakai turbin dan generator jenis poros-tegak (vertical shaft), permukaan lantai generator harus lebih tinggi daripada muka air banjir. Karena itu jenis banyaklantai dipakai bila muka air banjir sangat tinggi. Namun karena jenis ini konstruksinya tidak ekonomis, maka dipakai jenis-jenis terdahulu dengan konstruksi

4.5 Bangunan Sentral

47

khusus, seperti dinding halang rembasan (cut-off wall), dan lain sebagainya; akhir-akhir

ini jenis lantai-ganda jarang dipakai.

4.5.2

Pusat Listrik Bawah-Tanah

Pada pusat listrik bawah-tanah lokasi PLTA dapat dipilih tanpa ada hubungan dengan keadaan geografinya. Maka dari itu saluran tekan relatip pendek, tinggi terjun dapat diambil secara bebas. Jenis ini tidak terpengaruh oleh longsoran salju, longsoran tanah dan bencana alam lainnya, atau oleh cuaca. Yang penting adalah bahwa lokasinya

harus mempunyai kondisi tanah yang baik. Bila kondisi tanah tidak baik, maka biaya konstruksi menjadi sangat tinggi, antara lain karena perlu dibuat jalan masuk (miring atau tegak) ke dalam sentral, perlu ada perhatian khusus pada persoalan pengeringan air (drainage), perlu ada pencegahan kelembaban, serta perlu ada aliran udara, penerangan, dan lain sebagainya. Pusat-pusat listrik Mihoro, Okutadami, Kurobegawa No. 4 dan Ikehara di Jepang adalah contoh PLTA-PLTA bawah-tanah (Gbr. 20). PLTA bawah-tanah secara kasar dapat dibagi dalam jenis pembangunan bagian hulu (head type) dan jenis pembangunan bagiail hilir (tail type). Di samping itu ada dua macam PLTA, yaitu yang memakai dan yang tanpa ruang pendatar (qt4u tangki pendatar), bila dilihat dari segi saluran bawahnya. Pada PLTA bawah-tanah darijenis hulu (Gbr.2l) bangunan sentralnya dibangun dekat bendungan atau dekat pintu ambilan air. Jenis ini mempunyai saluran bawah yang panjang. Waduknya sendiri berperanan sebagai tangki pendatar. Ini adalah sifat bangunan PLTA tanpa tangki pendatar pada umumnya. Bila saluran bawah panjang, terowongan tekan dan ruangan pendatar (atau tangki pendatar) harus dibuat di saluran bawah. Untuk jenis ini, saluran bawah memegang peranan yang khusus dan penting. Jumlah seluruh biaya konstruksi sangat dipengaruhi oleh biaya konstruksi saluran bawah ini. Bangunan PLTA bawah-tanah jenis hilir umumnya dipakai untuk pusat-pusat listrik dengan tinggi terjun yang tinggi. Kebalikan dari jenis hulu, saluran atas di sini cukup panjang dan saluran bawahnya pendek. Tangki pendatar dibuat di ujung saluran atas. Bila saluran bawah merupakan terowongan tekan, ruangan pendatar (atau tangki pendatar) perlu dibuat di saluran bawah. Hal yang terpenting dalam perencanaan PLTA adalah pemilihan lokasi dengan sifat tanah yang baik, kemungkinan penataan yang efisien dari letak mesin dan sedikit mungkin jumlah penggalian untuk bangunan utama. Penampang konstruksi bangunan sentral bawah-tanah biasanya berbentuk persegl empat dengan langit-langit berbentuk busur. Beberapa PLTA berbentuk bundar untuk memperkecil jumlah galian. Bila kondisi tanah baik, banyak diterapkan galian tanpa lapis (lining) beton. Di samping itu di Jepang banyak terdapat contoh-contoh lapis untuk langit-langit berbentuk busur, dinding samping tanpa lapis, dinding samping dengan beton atau dengan semprotan adukan (mortar) semen. Bila batuan di sekeliling bangunan sentral tidak begitu baik dan banyak air yang bocor dari batuan ini, maka dengan sendirinya dinding sampingnya harus diberi lapisan beton dan, kalau perlu, dinding hias. Hal lain yang penting dalam perencanaan bangunan sentral bawah-tanah adalah bahwa lintasan-lintasan dan lubang-lubang darurat yang dibuat pada waktu pekerjaan pembangunan sedang berjalan harus dipakai sebagai bagian dari konstruksi yang permanen, seperti untuk lubang kabel, lorong lalu lintas dan lain sebagainya. Pada PLTA bawah-tanah berkapasitas besar terowongan datar (adit) yang dibuat untuk pekerjaan konstruksi menjadi besar, sehingga mungkin akan mempengaruhi biaya konstruksi. Maka dari itu, perlu ada perhatian khusus terhadap hal-hal tersebut di

Bab

48

4.

Fasilitas Teknik Sipil

€(E A

i(U Fr

2 (l 6,

Fr

t6l

C!

I

tr tr

J 6

() E

6 !

E

! l-N

c

E

a

Fr

(

6

(J

E c E

U

c

tr d

A c

u

6 Er d

o

F{

{

:l!

4.5 Bangunan (i)

Sentral

49

Jair Hulu

: P:

B

SA SB

Bangunan Sentral

Pipa Paat

: :

Saluan Ates Saluan Bewah

T : Tangki Peodatar Jenis

Gbr.

21

Hilir

W

:

Waduk

Beberapa Macam PLTA Bawah Tanah.

atas.

Untuk penataan (arrangement) mesin-mesin utama, hal-hal yang harus dipikirkan yaitu cara pemasangan semua peralatan di bawah tanah terutama turbin air, generator, panel hubung, transformator, gardu hubung, dan lain sebagainya. Jadi, beberapa rencana harus dibuat sesuai dengan bangunan sentral yang akan dibangun. Kemudian, rencana yang paling baik dilihat dari segi perawatan dan yang paling ekonomis dipilih.

4.5.3

Pusat-Pusat

Lishik Lainnya

Pusat listrik deqgan tinggi terjun rendah umumnya dibuat di bagian hilir sungai. Dalam banyak hal, PLTA semacam ini mengeluarkan air dalam jumlah yang besar dan dengan tinggi terjun yang rendah. Akhir-akhir ini karena ada kemajuan dalam teknologi pembuatan turbin tabung (tubular turbine) untuk tinggi terjun rendah dengan debit air yang besar, maka pengembangannya secara ekonomis mulai menjadi kenyataan. Namun penggunaannya sangat sulit bagi sungai-sungai yang sering mengalami banjir besar dan bagi sungai-sungai yang membawa banyak lumpur, kayu terapung, dan lain sebagainya.

Muka Aii Baniir yang DirencaDakan ,

I

r

leq

l*"1

-

!47

6s

toi

'uf pr{

l1o

n

u i'- -nmE

+ rL--

M.A.T-

s

s6o.oo

.Pintu Ambil Air

IE {-,oL

o,

d

5a6

f. t, A)

25o_

.1O

2@

\ s'":

\\ IP

I R

\\\ \\/

'r

r'

Ruang Peogangkat Pintu

rl

Tangki Pendatar Bawah

L--+-- - ----

l_-'__E

15.09 \

TL 6.99 cl- 13.09

"\

Gbt.22 PLTA

p)

Dipompa Bawah Tanah (Nagano).

o ,f

,r u (a

4.6

Referensi

5l

Pusat listrik yang air waduknya dipompa (pumped storage) menjadi penting karena sekarang pusat listrik tenaga termis memegang peranan yang utama, sedangkan PLTA berkurang peranannya terutama di negara-negara industri. Dengan adanya peralihan peranan tersebut di atas, pusat listrik tenaga termis sekarang dibuat dengan ukuran

besar. Karena itu timbul gejala untuk membuat PLTA dengan kolam yang airnya dipompa yang berkapasitas besar dan bertugas untuk memenuhi beban puncak, karena PLTA bertugas melayani beban dasar. Perbedaan antata fas; ,tas pembangunan PLTA dipompa dengan PLTA biasa tidak besar. Bila dipakai turbin pompa, rotornya (runner) perlu diturunkan lebih rendah daripada muka air bawah untuk menghindarkan kavitasi. Akibatnya, timbullah persoalan-persoalan khusus, karena tekanan air di sebelah bawah menjadi besar. Karena itu, maka akhir-akhir ini banyak PLTA dipompa yang merupakan jenis bawah tanah. Contoh PLTA dipompa bawah-tanah dapat dilihat pada

Gbr.22. Pusat listrik tenaga pasang-surut (tidal power) membangkitkan tenaga listrik dengan memanfaatkan beda tinggi akibat pasang-surut, yaitu beda tinggi antara pasang naik dan pasang turun. Bila ada perbedaan yang besar antara pasang naik dan pasang turun, maka kemungkinan untuk membangun sentral secara ekonomis ada. Dalam tahun 1967

telah dibangun Pusat Listrik Tenaga Pasang-Surut Rance berkapasitas 240 MW di Perancis.ro) Pembangkit tenaga ini menggunakan beda tinggi pasang-surut 13,5 m, dengan aliran 18000 m3/s. Meskipun di pantai Barat Kyushu di Jepang terdapat beda tinggi pasang-surut yang relatip besar, tetapi masih diragukan apakah hal ini ekonomis atau tidak, karena beda tingginya hanya 4 m. Maka dari itu, sampai sekarang tidak ada sentral listrik tenaga pasang-surut di Jepang. Ada dua cara untuk membangun pusat listrik tenaga pasang-surut. Cara pertama adalah dengan menutup teluk atau tempat air masuk (inlet) dengan sebuah bendungan sehingga terdapat beda tinggi muka air di lautan. Cara yang lain adalah dengan mem-

buat dua buah waduk seperti pada PLTA dipompa, guna mendapatkan beda tinggi antara kedua waduk tersebut. Nampaknya akan menguntungkan bila dipakai cara kolam dipompa yang disesuaikan dengan kebutuhan dan penyediaan beban. Karena turbin air untuk pusat listrik tenaga pasang-surut harus merupakan jenis tinggi terjun rendah, maka turbin tabung (tubular turbine) atau turbin pompa tabung (tubular pump turbine) tepat untuk maksud tersebut di atas.

4.6

Referensi

l) 2) 3) 4)

Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini: The River Law of Japan, Law No. 167,1964, Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. The Electric Utilily Industry Law of Japan, Law No. 170 (July ll,1964), as amended by Laws No. 36 (1967) and No. 134 (1970), Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. Design Criteria of Dams, Japanese National Committee on Large Dams, Tokyo, July 1971. W. P. Creager, J. D. Justin, Hydroelectric Handbook,2nd edition, John Wiley and Sons, New York, 1955, hal. 108.

5) Ibid,hal.747-748. 6) F. B. Hildebrand, Introduction 7)

to Numerical Analysis, McGraw-Hill Book Company, New York, 1956, hal. 233-238.

Joukovsky, "Water Hammer", Proceedings, American Water ltrorks Association, 1904. hal. 341.

Bab

4.

Fasilitas Teknik Sipil

8) W. P. Creager, J. D. Justin, op. cit, hal. 713-719' 9) Ibid.,hal.640. l0) "World's First Tidal Power Project in France", IEEE Spectrzrz, 1966, hal. 144-7.

New York, April

BAB 5.1

Jenis Turbin

5.1.1

5.

TURBIN AIR

Air dan Penggunaannya

Jenis Turbin

Macam-macam turbin air yang dikenal adalah sebagai berikut: Turbin impuls: Turbin ini dibuat sedemikian sehingga rotor (runner) bekerja karena aliran air; di sini beda tinggi diubah menjadi kecepatan karena perbedaan tinggi. Yang khas dari jenis ini adalah turbin Pelton, dengan pasangan ember-ember (buckets) pada keliling luar rotor yang bekerja karena pancaran air (jet discharge) dari mulutnya (nozzle). (2) Turbin reaksi: Turbin jenis ini dibuat sedemikian sehingga rotor bekerja karena aliran air dengan tinggi terjun karena tekanan. Yang termasuk jenis ini adalah turbin Francis, turbin aliran diogonal (diagonal flow), dan turbin baling-baling (propeller turbine). Turbin Francis adalah turbin di mana air mengalir ke rotor dengan arah radial dan keluar dengan arah aksial; perubahan arah terjadi sambil melewati

(l)

rotor. Turbin aliran diagonal adalah turbin di mana air melewati rotor dengan arah diagonal menuju ke poros.

Turbin baling-baling adalah turbin di

?

mana air melewati rotor dengan arah aksial. Turbin reaksi yang dapat dipakai sebagai pompa dengan membalik arah

l', IAliren ..' Turbio

E

I

!q

putaran rotor dinamakan turbin pompa balik (reversible pump turbine). Turbin jenis ini terbagi lagi atas jenis Francis, jenis aliran diagonal dan jenis balingbaling, sesuai dengan konstruksi rotornya.

t @ u F

5.1.2 56 810

2

3 4 56

8102

Dgya Keluar (MW)

Gbr.

5.2

23

Pemilihan Jenis Turbin Air.

2

Penggunaan Turbin

Jenis-jenis turbin air seperti diurai-

kan di atas secara kasar ada dalam batas-batas yang tertera pada Gbr. 23.

Konstruksi Turbin Air 5.2.1 Konstruksi Turbin

Pelton

Turbin Pelton (periksa Gbr. 24) dipakai untuk tinggi terjun (head) yahg tinggi. Sekarang jenis poros mendatar (horizontal) adalah yang paling banyak dipakai. Dahulu,

Bab

54

(e)

5.

Turbin Air

(b)

Jenis Poros Mendatar

I :Ember 2:Rumh

3:MulutPencaran

Gbr.

A

4

: Jarum

5

:DeIlektor

Jenis Poros Tegak

6 :MulutPengeremPancarau

Konstruksi Turbin Pelton.

jenis poros tegaklah (vertical) yang banyak dipakai. Rotornya dilengkapi dengan ember (buckets) yang dipasang di sekeliling piringannya (disc). Ember-ember tersebut menerima semprotan air dari mulut-mulut pancaran (nozzles), yang kemudian mengembalikan pancaran air ini setelah membaginya ke arah kiri dan kanan dengan bantuan sebuah punggung (ridge) yang terdapat di tengah ember; ember ini mengalihkan tenaga impuls yang didapatnya pada piringan. Ada dua macam ember, yaitu yang terpasang pada piringan dengan baut, dan yang dicor menjadi satu dengan piringnya. Sebuah jarum dipasang di pusat mulut pancaran untuk mengatur jumlah aliran air, yaitu dengan menggerakkannya maju dan mundur, dan untuk mengisi lubang ke luar dari mulut pancaran; ini digerakkan oleh pengatur kecepatan (speed goYernor) sesuai dengan perubahan beban.

Deflektor (deflector) adalah alat untuk membelokkan pancaran air dan dipasang antara mulut pancaran dan rotor. Bila beban tiba-tiba dibuang (rejected), deflektor secara darurat menghalang-halangi pancaran air. Kemudian, tempat ke luar mulut pancaran dengan perlahanJahan disumbat oleh jarumnya. Kenaikan kecepatan turbin air dan kenaikan tekanan pada pipa pesat dikendalikan oleh sebuah katup kecil.

5.2.2 Konstruksi Turbin

Francis

Turbin Francis (periksa Gbr. 25) dipakai untuk berbagai keperluan (wide range) deng,an tinggi terjun menengah (medium head). Rumah siput (scroll case) dibuat dari

plat baja, baja cor atau besi cor, sesuai dengan tinggi terjun dan kapasitasnya dan bertugas menahan bagian terbesar dari beban tekanan hidrolik yang diterima oleh turbin. Tekanan selebihnya ditahan oleh sudu kukuh (stay vane) atau cincin kukuh (stay ring). Sudu-sudu antar (guide vane) diatur di sekeliling luar rotor (runner) dan mengatur daya-keluar (output) turbin dengan mengubah-ubah bukaannya sesuai dengan perubahan beban, melalui suatu mekanisme pengatur. Bentuk rotor berbeda-beda, disesuaikan dengan cepat jenis seperti terlihat pada Gbr. 26.

5.2.3. Konstruksi Turbin Aliran Diagonal

Turbin ini (periksa Gbr. 27) dipakai untuk tinggi terjun yang tinggi dari turbin baling-baling sampai batas tinggi terjun menengah dari turbin Francis. Biasanya jenis ini mempunyai sudu rotor yang dapat digerakkan (diputar menurut sumbu masing-

5.2

Konstruksi Turbin Air

zs

:50

:Rotor 2 :PorosUtama 3 :SuduAntar : Tutup 5 : Bantalan 6 : Cincin Kukuh 7 : Rumah Siput E : Pipa Lepas 1 4

Gbr.

25

55

2s=100

Gbr.26

zs:150

Bentuk Sudu-Antar Turbin Francis.

Konstruksi Turbin Francis.

masing) seperti turbin baling-baling. Turbin aliran diagonal yang dilengkapi dengan pengatur bilah (blade) sudu secara otomatis dan hidrolik disebut juga turbin Deriaz. Konstruksinya sangat mirip dengan turbin baling-baling.

5.2.4 Konstruksi Turbin

Baling-Baling

Turbin ini (periksa Gbr. 28) dipakai untuk tinggi terjun yang rendah. Turbin baling-baling digolongkan menjadi dua menurut konstruksi bilah rotornya, yaitu turbin baling-baling dengan bilah rotor tetap dan turbin Kaplan dengan bilah sudu yang dapat digerakkan secara otomatis dan hidrolik. Sudu rotor pada turbin Kaplan mempunyai konstruksi yang dapat digerakkan (menurut sumbunya) dan dapat merubah arah sudut bilahnya dengan tangan (manual) atau otomatis sesuai dengan pembukaan sudu antarnya. Bilah rotor dibuka dan ditutup oleh tekanan minyak melalui katup pengontrol rotor dari alat pengatur kecepatan. Hubungan antara pembukaan sudu

I :RumahSiput 2:SuduAntar 3:Rotor 4:PipaLeprs 5 :PorosUtsma 6:Bantelen 7 : Servomotor Sudu 8 : Tutup Atas 9 : Ciucin Pelepes Air

Gbr.27

Konstruksi Turbin Aliran Diagonal.

:RumehSiput 2:SuduAntr 3:Rotor : Poros Rotor 5 : Pipe Lepes 6 : Poros Utema E : Tutup Ates 9 : Circir Pelepes Air 7 : Butelu

1

4

Gbr.

28

Konstruksi Turbin Kaplan.

56

Bab

5.

Turbin Air

antar dan sudut bilah rotor biasanya dipertahankan oleh alat penghubung (cam) dari pengatur kecepatan, agar turbin dapat bekerja dengan daya-guna (efficiency) yang tinggi.

Ada lagi turbin baling-baling macam lain yang disebut turbin tabung (tubular), yang dipakai untuk terjun yang rendah sekali. Turbin ini mempunyai rumah (case) berupa silinder, sehingga aliran air mengalir melalui arah aksial pada selubung silinder. Turbin jenis ini kebanyakan berjenis poros mendatar dan bagian peralatannya dipasang pada satu garis mulai dari tempat masuk turbin sampai tempat ke luarnya pada pipa lepas (draft tube). Katup tempat masuk, rotor dan generatornya dirangkaikan langsung dengan turbin, pipa lepas dan lain sebagainya. Beberapa dari turbinjenis ini diperlengkapi dengan roda gigi percepatan (speed increasing gear) yang terpasang antara kopling (coupling) turbin air dan generator, untuk memperbesar kecepatan putar generator, sehingga generator berwujud pampat (compact); periksa Gbr. 29.

a

\to Xzo C

e

3to

OJ

Gbr.

29 Turbin Tabung

(Turbin

Kaplan Jenis Poros Menda-

tar).

5

t0

20

30 50 100 200

1000

Tingei Jrtuh Bersih (m)

Gbr.

30

Pemilihan Jenis Katup

(Pintu) Masuk.

5.2.5 Pipa Lepas Pipa lepas (draft tube) turbin reaksi dipakai untuk: (a) memanfaatkan tinggi terjun antara rotor dan muka air bawah (tailwater) secara efisien; dan

(b) mendapatkan kembali (recover) dan memanfaatkan enersi kinetik air yang keluar. Secara umum, dilihat dari penggunaannya pipa lepas dapat dibagi dalam dua golongan, yaitujenis kerucut (conical type) danjenis siku (elbow type). Pipa lepasjenis kerucut terbuat dari baja dan kebanyakan dipakai untuk turbin jenis poros mendatar dengan kapasitas kecil. Pada pipa lepas jenis siku, lapisan plat baja dipasang hingga ujung bagian yang bengkok dan terbenam dalam beton, dan bagian sisanya yaitu dari bagian yang bengkok hingga tempat keluar (outlet) biasanya dibuat dari beton tanpa lapisan baja.

5.4 5.3

Pengatur Kecepatan

Katup Pintu Masuk Katup tahan (stop valve) yang dipasang di bangunan masuk (inlet) turbin air dinamai katup pintu masuk (inlet valve). Yang dipakai sebagai katup (pintu) masuk adalah katup kupu (butterfly valve), katup putar (rgtary valve), katup pintu air (sluice valve), katup jarum (needle valve) dan katup roto (roto valve). Pemilihan jenis katup dilakukan dengan bantuan Gbr. 30, dan dengan memperhatikan hal-hal berikut ini; (l) Pada waktu diadakan pemeriksaan (inspection) dan pembongkaran (disassemble) turbin air, katup pintu masuk memperpendek waktu berhentinya (interrupting time) pengaliran air dan tak mengganggu kerjanya turbin-turbin air lainnya, bila dipakai pipa pesat tunggal.

(2) Bila turbin air berhenti, katup masuk mengurangi bocoran air dari turbin air. (3) Di dalam hal tekanan minyak hilang dan kesulitan lainnya, katup pintu masuk dipasang dengan tujuan sebagai pengaman dalam menghentikan turbin air. Maka dari itu, kebanyakan katup pintu masuk mempunyai kapasitas cukup untuk menyumbat debit turbin air yang terbesar. Karena katup masuk itu mahal dan untuk beberapa jenis menyebabkan kerugian daya (power loss) karena hilangnya tinggi terjun waktu operasi, maka dilihat secara ekonomis dan teknis sebaiknya katup masuk ini sedapat mungkin ditiadakan. Bila tekanan minyak hilang dan katup pintu masuk tidak dipakai, sebaiknya digunakan sudu antar jenis menutup sendiri secara hidrolik, untuk memungkinkan penutupan sudu antar secepatnya. Katup kupu (periksa Gbr. 3l) banyak dipakai, karena katup ini cukup murah harganya dan tidak memakan banyak tempat. Piring katup (valve disc) dan katupnya sendiri keduanya dibuat dari baja cor atau plat baja yang dibuat di pabrik (fabricated steel plate).

Katup putar (periksa Gbr. 32) dibuat sehingga dapat memutar sumbat katup (valve plug), yang merupakan sebuah silinder kosong dalam badan katup. Bila katup membuka, arah aksial dari silinder akan searah dan segaris dengan arah aliran air, dan air mengalir lewat sun.rbat silinder (cylinder plug). Bila katup tertutup, silinder tersebut tegak lurus terhadap arah aliran air dan air akan tersumbat oleh bagian luar silinder. Bocoran air dan kehilangan tinggi terjun sangat kecil bila dipakai katup putar dan katup pintu air. Katup pintu arr (periksa Gbr. 33) dipakai untuk aliran air yang kecii dengan tinggi terjun yang tinggi. Karena katup ini berukuran besar, berat, mahal dan membutuhkan tempat untuk memasang yang luas, maka katup ini hanya dipakai untuk a.liran yang kecil.

5.4

Pengatur Kecepatan Tugas-tugas pokok pengatur kecepatan (speed governor) turbin air yang menjalankan generator paralel dengan sistim tenaga listrik adalah sebagai berikut: (a) Pengaturan kecepatan sebelum kerja paralel. (b) Pengaturan kecepatan untuk merubah frekwensi dalam keadaan kerja paralel. (c) Penghentian operasi pada waktu ada gangguan, dan lain sebagainya. Untuk PLTA jenis aliran sungai langsung (run-of-river) atau untuk PLTA berkapasitas kecil, hanya pengatur kecepatan yang dapat melakukan gerakan berhenti inilah yang dipakai.

5.4.1

Pengatur Kecepatan yang Mekanis

Bab

58

5.

Turbin Air

Servomotor

Katup Kupu.

Air Tekan

Pengedap

Dudukan Katup

Piring Geser Badau Katup

'l

I

Gbr.

Badan Katup

33

Katup Pintu Air.

Sumbat Katup

Gbr.

32

Katup Putar.

Skema mengenai fungsi pengatur kecepatan mekanis dapat dilihat pada Gbr. 34. Bila frekwensi sistim turun, batang kecepatan (speed rod) akan naik dan katup pilotpun akan naik. Minyak di ruangan A menahan katup pilot distribusi sekunder melalui katup atur (control valve). Karenanya, minyak tekan masuk dalam servomotor sudu antar, dan sudu antar akan membuka. Pada saat yang sama, "bushing" katup pandu akan terangkat dan katup pandu akan kembali pada kedudukan netral. Kemudian,

minyak tekan akan berhenti mengalir. Karena torak atur (control piston) berhenti pada kedudukan yang sesuai dengan perubahan frekwensi, minyak tekan mengalir ke

servomotor dan motor ini terus membuka bagian bukaan. Agar supaya gerakan servomotor ini tetap stabil, maka dipakai kompensator primer untuk menggerakkan titik penunjang D dan mengembalikan katup pandu ke tempat kedudukan netral. Karena generator turbin air mempunyai efek roda gila (flywheel effect) yang besar dan membutuhkan beberapa detik untuk membuka dan menutup sudu antarnya, sistim kompensator ganda (double) dengan menggunakan kompensator elastik dipakai bersama.

5.4,2

Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik

Ada bermacam-macam pengatur kecepatan elektro-hidrolik, yaitu jenis tabung elektronik, jenis penguat (amplifier) magnetik, dan lain sebagainya. Komposisi jenis

5.4

Pengatur Kecepatan

59

Batang Kecepatan Penuas Apung

Katup Pilot (Pandu)

Torak Atur

* s

ll ll

% ll ll

D Peneaturan Kecepatan

Minyak Tekan Katup Distribusi

Pembatas Bebari

Servomotor

Gbr.34 Ilustrasi Fungsi

Pengatur

Kecepatan Mekanis.

Untuk Peagaturan Frekwensi Peuyetel Penurunan Kecepatan Rangkaian Peredam CR

Peoguat Tabung Hampa

Detektor Frekwensi

EB,

Kumparan Kontrol

rfaenit

I EB,

Permanen

Uoit Kontrol

lf

-!mr|

_

l-i

Mioyak Tekao

Soleooid

T)4 frTf

Y

Motor untuk

I I

Pembatasan Beban

Katup Distr Stabilisstor Untuk Pembatasatr

Pardu

Katup Darurat

Beban Generator Pembantu

Untuk Pengaturan Kecepatan Generator

Miuyak Tekan

h

Gbr.

35

;-, Katup Pemadam Sisi Terbuka

Servomotor

/ untuk

Minyak T

Pengurasan

Servomotor Pembautu Katup Pemadam mtuk Sisi Tertutup

Susunan Pengatur Kecepatan Elektro-Hidrolik Jenis Tabung Elekhonik.

Alat Penguncl

Bab

5.

Turbin Air

tabung elektronik dapat dilihat pada Gbr. 35. Pengatur kecepatan elektro-hidrolik terdiri dari pengatur (regulator), penjalan (actuator) dan katup distribusi (distribution valve).

Pengatur mendeteksi frekwensi governor yang langsung dirangkaikan dengan generator turbin air, dan meneruskannya ke servomotor. Pada saat yang sama, berbagai

macam pengontrolan dilakukan pula oleh alat pengatur (regulator). Detektor frekwensi adalah pendeteksi frekwensi dengan rangkaian (circuit) yang

mengubah frekwensi pengatur generator menjadi tegangan. Rangkaian resonansi dipasang agar berresonansi pada frekwensi dasarnya. Maka dari itu, arus listrik tidak mengalir dalam rangkaian primer transformator Tr, dan tegangan terminal pada kondensor C, dalam rangkaian sekunder adalah nol pada frekwensi dasar. Besarnya tegangan terminal adalah sebanding dengan dan mengikuti deviasi frekwensi sistim. Pacia rangkaian pendeteksi fasa (phase detection circuit), tegangan bolak-balik pada generator pengatur diberikan pada anoda tabung hampa Vt dan V, dengan perbedaan fasa satu dengan yang lain sebesar 180'. Arus anoda 1' dan.I, tergantung pada sudut fasa dan besarnya tegangan masuk (input), yaitu tegangan terminal pada Cr. Bila tegangan masuk adalah sefasa dengan tegangan anoda, maka arus anoda (output) besar. Bila ada perbedaan fasa 180" antara tegangan masuk (input) dan tegangan anoda, maka arus keluar (output) menjadi kecil. Arus 1, dan 1, bekerja secara diferensial pada kumparan kontrol (control coil). Jadi, bila tegangan terminal padaC2 adalah nol, maka .I, dan 1, menjadi sama dan kumparan tetap pada kedudukan netral. Bila tegangan terminal timbul, kumparan kontrol beralih kedudukannya sesuai dengan besarnya tegangan; arah perpindahannya ditentukan oleh sudut fasa tegangan. Bila frekwensi turun, sudut fasa tegangan terminal berbeda 180" dari sudut fasa tegangan anoda Vt, danmenjadi sefasadenganVr.Makadariitu, 1, menjadi lebihkecildarilrdan kumparan kontrol diturunkan. Bila frekwensi naik, 1, menjadi lebih besar dari I, dan kumpaian kontrol dinaikkan.

Bila tegangan diterapkan pada rangkaian masuk penguat (amplifier),

maka

kumparan kontrol bekerja, Transformator T, dipakai untuk rangkaian pendeteksi fasa, 'I, dipakai untuk rangkaian distribusi beban, dan To dipakai untuk rangkaian pengatur kecepatan. Kontak geser (sliding contact) dari R, dihubungkan dengan gerakan servomotor pembantu; servomotor ini berhenti pada kedudukan di mana tegangan sekunder To menjadi isometris dan terbalik arahnya terhadap tegangan terminal pada Cr. Bila kontak geser dari tahanan R, digerakkan untuk merubah daya keluar turbin dalam rangka mengatur beban, maka servomotor berhenti pada kedudukan di mana tegangan sekunder Tn kembali pada tegangan semula karena kontak geser tahanan R, dihubungkan dengan servomotor pembantu. T, dipakai untuk mengatur frekwensi. Mengubah frekwensi tertentu pada alat pengatur frekwensi dilaksanakan dengan menggerakkan kontak geser tahanan Rr. Pada saat itu, servomotor bergerak sedemikian sehingga jumlah tegangan sekunder T, dan tegangan sekunder To ada dalam keadaan isometris serta terbalik arah dari tegangan sekunder Tr. Bila perubahan tegangan terjadi dalam rangkaian kisi (grid circuit) karena perubahan frekwensi, maka rangkaian ini mengambil perubahan tegangan irti dengan bantuan tahanan R, yang disambungkan dengan servomotor pembantu dan memasukkan isyarat katup yang telah diubah ke rangkaian kisi Iz, dan V, melalui rangkaian CR. Gerakan R, mencegah larinya (hunting) mesin dengan cara menambah tegangan pada rangkaian kisi tabung hampa dengan arah yang menahan gerakan servomotor. Rangkaian peredam (damping circuit) CR diperlengkapi dengan dua macam rangkaian, yaitu satu untuk peredaman tanpa beban dan satu lagi untuk peredaman selama layanan (service damping). Untuk menampung keadaan yang berubah. diadakan rangkaian yang

5.4

Pengatur

Kecepatan

6l

mengatur agar katup terpasang pada kedudukan terbaik sebelum dan sesudah kerja paralel.

Penjaian adalah bagian mekanis yang bertugas mengubah isyarat listrik dari pengatur ke dalam besaran mekanis, dan dari sini mengirimnya ke servomotor yang menggerakkan sudu-sudu antar. Unit kontrol adalah bagian yang merubah isyarat-isyarat listrik ke dalam besaranbesaran mekanis yang sesuai. Kumparan kontrol ini ditunjang oleh pegas datar dalam medan magnet permanen. Kumparan dibuat agar dapat dijalankan (actuated) oleh arus anoda dari penguat (amplifier) tabung hampa dan dapat bergerak ke atas atau ke bawah dari kedudukan netralnya sesuai dengan intensitas arus. Ujung bawah dari kumparan kontrol adalah katup pandu. Keseimbangan kemudian dipertahankan antara minyak tekan di bagian bawah torak (piston) diferensial dan minyak tekan di bagian

atas torak melalui lubang kecil pada torak. Kumparan dan torak diferensial selalu bekerja sebanding dan dengan hubungan tertentu. Kecuali kumparan kontrol, penjalan dibantu oleh servomotor pembantu, yakni suatu alat penguat besaran mekanis yang didapat dari unit kontrol, dan kompensator, yaitu alat untuk membuat agar sistim pengaturan tetap stabil. Katup distribasi adalah alat untuk menjalankan servomotor turbin air pada kedudukan tertentu, yang ditetapkan oleh servomotor pembantu.

5.4.3

Pengatur Muka Air

Alat ini dipakai untuk nrengatur debit turbin air sesuai dengan pemasukan air (inflow) dari salura;r agar tinggi muka air tangki atas (head tank) tetap pada kedudukan tertentu. Ada dua jenis alat ini, yaitu jenis mekanis dan listrik. Jenis mekanis menggunakan udara tekan, sedang jenis listrik merubah gerakan naik dan turun dari pelampung yang terdapat dalam tangki atas menjadi tegangan atau arus listrik. Besaran listrik ini kemudian memberikan isyarat listrik pada alat pembatas beban dan mengatur bukaan sudu antar dengan bantuan alat pembatas beban tadi.

5.4.4 Peristilahan Hasil Kerja

Pengatur Kecepatan

Beberapa istilah di bawah ini digunakan dalam menilai hasil kerja (performance) pengatur kecepatan: (l) Pengaturan kecepatan keadaan tetap (steady-state) dan penurunan kecepatan (speed droop); Bila beban seimbang dengan daya keluar generator, kecepatan putar turbin air pun akan stabil. Bila beban bertambah sistim pengatur akan bekerja menaikkan daya keluar turbin karena frekwensi turun. Sudu antar turbin air direncanakan agar dapat berubah dari pembukaan penuh hingga penutupan sempurna dengan mengubah kecepatan putar beberapa persen. Misalkan, kecepatan putar berubah dari n, ke n, bila beban berubah dari P, ke Pr, dengan kecepatan putar dasar n, dan daya keluar generator sama dengan daya keluar normal turbin air yaitu P,, maka pengaturan kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus (periksa Gbr. 36):1)

o

-

(nz

(Pt

-

nrll n,

P)lP^

(32)

Misalkan kecepatan putar berubah dari n, ke n2 bila langkah servomotor berubah dari S, ke Sr, dengan langkah servomotor S, ekivalen dengan kecepatan putar dasar n,,

Bab

62

5. Turbin Air

maka penurunan kecepatan D dapat dinyatakan dengan rumus (periksa Gbr. 36):2)

z'^-(nr-nr)ln, - (s[ -3D78

(33)

(2) Waktu mati (dead time) adalah waktu yang telah berjalan mulai dari saat perubahan kecepatan hingga gerak permulaan pintu turbin air. Waktu sampai permulaan gerak servomotor pembantu dinamai waktu mati untuk pengatur

Tertutup

RrDat

Terbuka penuh

Gbr.36 Hubungan antara Pengaturau kecepatan. (3) Perbandingan mati (dead band) adalah Kecepatan dan Penurunan perbandingan antara perubahan maksimum dari KecePatan. kecepatan dan kecepatan putar dasar; di antaranya tak ada gerakan yang dapat diukur pada kedudukan pintu turbin dalam kondisi normal. Perbandingan antara variasi kecepatan dan gerakan servomotor pembantu disebut perbandingan mati pengatur kecepatan. (4) Waktu membuka (opening time) adalah waktu minimum untuk membuka pintu turbin dari pembukaan tanpa-beban sampai ke pembukaan sesuai dengan daya keluar turbin. Waktu menutup (closing time) adalah waktu minimum untuk menutup pintu turbin dari kedudukan sesuai dengan daya keluar turbin pada saat itu sampai ke kedudukan menutup dengan sempurna.

5.5

PerlengkapanLainnya 5.5.1 Pengatur Tekanan Pengatur tekanan (pressure regulator) adalah alat untuk menurunkan tekanan yang naik karena pukulan air (water hammer); caranya adalah dengan mengeluarkan air yang berhubungan dengan sudu antar bila sudu antar menutup dengan mendadak karena pembuangan beban mendadak oleh generator. Dalam hal ini harus diperhatikan kekuatan pipa pesat, rumah (case), dan lain sebagainya, yang harus tahan terhadap tekanan yang begitu tinggi, karena gerakan yang tak terkendalikan akibat gangguan dalam mekanismenya. Namun, faktor keamanan bagi pipa pesat dapat diturunkan untuk tekanan yang begitu tinggi, bila pengatur tekanan tak dapat dipercaya. Dalam hubungan ini, maka akhir-akhir ini untuk turbin air yang berkapasitas besar pengatur tekanan tidak dipakai lagi karena perbaikan kemampuan pengatur tegangan otomatis, rencana (design) generator, dan lain sebagainya. Juga, karena lubang celah untuk pengeluaran air yang sekarang direncanakan lebih besar, tempat pemasangan yang lebih luas dan harganya yang lebih mahal.

5.5.2 Sistim

Penyediaan Minyak Tekan

Sistim ini menyediakan minyak tekan yang dibutuhkan untuk menjalankan pengatur kecepatan, katup pintu masuk, pengatur tekanan, alat kontrol operasi, dan lainJain. Ada dua macam yang dikenal: sistim unit dan sistim bersama (common). Sistim unit mempunyai seperangkat alat minyak tekan untuk satu turbin air, sedangkan sistim bersama mempunyai satu atau dua perangkat alat minyak tekan untuk beberapa turbin air. Ada beberapa cara menjalankan poi'npa minyak tekan tersebut:

5.5

Perlangkapan

Lainnya

63

(a) Pompa yang biasa dipakai dan penggantinya (spare) dijalankan oleh motor. (b) Pompa yang biasa dipakai dijalankan oleh motor dan penggantinya dijalankan oleh turbin air. (c) Pompa yang biasa dipakai dijalankan oleh motor, sedangkan penggantinya disimpan dalam gudang. Kapasitas tangki minyak tekan dan pentingnya pompa minyak tekan dibagi menurut kelas pusat listriknya; menurut standar Jepang telah ditentukan tiga kelas:3) Kelas A: Pusat-pusat listrik yang menjalankan tugas pengaturan frekwensi (AFC), atau pusat-pusat listrik yang dianggap penting dalam sistim tenaga listrik. Kelas B: Pusat-pusat listrik di luar Kelas A dan C. Kelas C: Pusat-pusat listrik dengan daya ke luar (output) kurang dari l0 MW atau yang kurang penting sehingga gangguan terhadapnya tidak akan menyebabkan kerugian yang besar terhadap sistim tenaga listrik yang bersangkutan. Bila tidak ada minyak tekan yang disediakan dari pompa minyak tekan, maka kapasitas tangki minyak tekan harus cukup besar sehingga dapat melayani tugas kerja tahap pertama dan kedua antara keadaan tekanan minyak biasa yang paling rendah dan keadaan tekanan minyak yang terrendah yang diperkenankan. Tekanan minyak biasa yang terrendah adalah tekanan minyak yang cukup besar untuk dapat memasang kembali (reset) pembuang beban (unloader). Tekanan minyak biasa yang terrendah yang diperkenankan adalah tekanan yang terrendah yang dapat menjalankan sudu antar, pengatur tekanan, katup pintu masuk, dan lain sebagainya, dengan kekuatan tekanan minyak tersebut. Tugas kerja tahap pertama adalah tugas kerja yang diperkenankan, yang dilaksanakan selama tekanan minyak biasa yang terrendah dan permukaan minyak terrendah turun hingga tekanan minyak penutup (shut down oil pressure). Tugas kerja tahap kedua adalah tugas kerja yang diperkenankan, yang dilaksanakan selama tekanan minyak penutup turun hingga tekanan minyak kerja terrendah yang diperkenankan. Bila sisa minyak dalam tangki sesudah tugas operasi tahap pertama dan kedua adalah 10/, darijumlah pemakaian minyak selama tugas tersebut, maka kapasitas Z (l) tangki minyak tekan adalah:3)

V:Vz*V"*0,1(VAlV")

vz: vre' ! Pzf

(3s)

!,

I

V, lV"

tl''

(36)

/P'+11"t''-, \r;

+l/

pz: (pt + D(+, + y,)''' di

mana

(34)

pr: pz:

r

(37)

tekanan minyak biasa terrendah (kg/cm'z)

tekanan minyak (kg/cm'z) pada permulaan tugas kerja tahap kedua (tugas kerja tahap pertama berakhir)

: I/r : pr

tekanan minyak terrendah yang diperkenankan (kg/cm')

voluma udara

(l)

dalam tangki tekanan pada tekanan minyak biasa

terrendah

I/;

:

voluma penggunaan minyak selama tugas kerja tahap pertama (I)

64

Bab

Za: I/z :

5.

Turbin Air

voluma penggunaan minyak selama tugas kerja tahap kedua

(l)

voluma udara maksimum (1) pada permulaan tugas kerja tahap kedua.

Pemakaian minyak dapat diperoleh dari Tabel 9, sesuai dengan Kelas pusat listrik yang bgrsangkutan. Tabel

Kelas

9.

Kapasitas Tangki Minyak Tekan

Turbin Aliran

Tugas Operasi

Turbin Francis

Turbin Pelton

Diagonal,

Turbin Kaplan

Tahap

3Vo

Pertama

*

Va

3Va

*

3VD

Vnx

+

VN

A Tahap Kedua

Va*Va*Vv

Tahap Pertama

ZVo

Tahap Kedua

vc+vR+vv

VolVaw*Vv

Vo*Vn*Vv

Va*Yn*Vv

Va) Vnx*Vv

VoIVxlVv

*

0,5Vn

Vc

-f

ZVc

-f

VnN

i

Vv

O,5V*N

VotVN-fVv ZVo l0,5Vx

B

Tahap Pertama C Tahap Kedua

: Z,rN :

Sudu Antar Voluma Servomotor

VD

:

Bilah Rotor Voluma Servomotor

VN

Zo

Ze

Voluma Servomotor

Pengatur Tekanan

vv

: : :

Voluma Servomotor

Katup Pintu Masuk Voluma Servomotor Deflektor Voluma Servomotor Jarum

Kapasitas pompa minyak tekan sebaiknya diambil yang lebih besar dari dtra nilai ini, dengan memisalkan bahwa jumlah kebocoran minyak selama operasi berikut Q sama dengan l0\ dari jumlah minyak yang dipergunakan selama tugas operasi tahap pertama dan kedua:

(l) Kapasitas yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan minyak dalam tangki tekan dengan I kg/cln'z dalam waktu 30 detik dari tekanan minyak terrendah, dapat dihitung dari jumlah oli yang dibutuhkan yaitlu Q (l/menit):3'}

o:h:(,*ffi) . * : Zo :

di mana po

(38)

tekanan drinyak biasa terrendah (kg/cm'z) voluma udara

(l), bila tekanan minyak

po

(2) Kapasitas yang dibutuhkan untuk menutup sudu antar yang terbuka penuh dan bilah rotor dalam waktu l5-20 detik, tanpa penyediaan minyak tekan dari tangki minyak tekan dapat dihitung sebagai kapasitas pompa (Q dalam l/menit); yaitu:3)

5.6

Karakteristik Turbin Air

/-t _ 60v, a:i

(3e)

V,: Vo 0) untuk turbin Pelton: V,: Vd(l)

di mana untuk turbin Kaplan:

untuk pusat listrik Kelas A dan B: T untuk pusat listrik Kelas C: T

:

:

l5 detik

20 detik

Untuk pusat listrik Kelas A dan B tekanan minyak yang diperlukan untuk menghidupkan pompa minyak cadangan ditentukan sebesar 0,5-l kg/cm2 lebih rendah dari pada nilai po (tekanan minyak terrendah). Untuk pusat listrik Kelas C nilai tersebut ditentukan 0,5 kg/cm2 lebih rendah dari pada nilai ps. Tekanan minyak untuk tanda bahaya ditentukan 1,5 kg/cm'?lebih rendah dari pada po untuk Kelas A dan B dan 0,5 kg/cm'z lebih rendah dari po untuli Kelas C.

5.6

Karakteristik Turbin Air 5.6.1

Kecepatan Jenis

Kecepatan jenis atau cepat jenis (specific speed) adalah kecepatan turbin model (turbin dengan bentuk sama tetapi skalanya berlainan), yang bekerja pada tinggi I satuan tinggi jatuh dan dengan debit 1 satuan debit dan menghasilkan daya (output)

I

satuan daya. Rumusnya adalah sebagai berikut:a)

,": di

mana

: P: 11 : ,x

nffi

(40)

putaran turbin (rpm) dayd yang ke luar (kW)

tinggi jatuh effektif (m)

Daya.yang dimaksud dalam hal ini yaitu daya yang ke luar dari setiap rotor (runner) atau setiap mulut pancaran (nozzle). Pada turbin jenis aliran rangkap, daya tersebut adalah 112 dari daya satu roda putar. Rumus berikut dipergunakan untuk menentukan daerah kecepatan jenis :s)

Turbin Pelton:

12

=

Turbin Francis: r,

n,

=

: ffi

Turbin aliran diagonal: n, Turbin baling-baling

(41)

23

+

(42)

:O

: ,ffi

i n,: ffi

+

+

+o

so

(43)

(44)

Bila diketahui tinggi jatuh air effektif dan debit maksimumnya, maka dapat diketahui pula daya yang ke luar. Jika kecepatan jenis diketahui, maka dapat dihitung kecepatan putar ,r, berdasarkan rumus

n:

Hs/4 n"Vtn

(4s)

5.

Bab

66

5.6,2

Turbin Air

Efisiensi

jenis

dan

turbin setiap Setiap kecepatan jenis masing-masing mempunyai

:

lengkung efisiensi yang berbeda-beda, seperti terlihat dalam Gbr. 37. Tabel 10

4

dar. 12memperlihatkan lengkung efisiensi

Aliran Diagonal a,

(untuk setiap roda putar pada turbin Francis dan satu mulut pancaran pada

ll

dan

40 50 60 70 80 90

13.

Deya Kelurr

Gbr'

5.6.3 perobahanDebitdanEfisiensidengan Perobahan

:

26O

td

turbin Pelton),dengan daya ke luar masingmasing 2.500 kW dan 10.000 kW. Pada turbin dengan kapasitas yang lebih besar, maka dapat ditambahkan efisiensi tambahan seperti yang diperlihatkan dalam

Tabel

19,5

37

Kecepatan

(

t00

%)

#H,,TJ,:-Tt*#rt"f,I Cepat Jenisnya.

Untuk turbin Pelton, perubahan kecepatan tidak akan mempengaruhi debitnya. Hal ini disebabkan karena kecepatan aliran pada mulut pancaran akan berobah sesuai dengan berobahnya kecepatan. Pada turbin Francis, perubahan kecepatan akan sedikit mempengaruhi debitnya. Perubahan debit yang sangat kecil ini sesuai dengankecepatan

jenis dari turbin. Untuk turbin aliran diagonal dan turbin jenis baling-baling Tebel

10.

Efisiensi Turbin Pelton

Diameter Total/Diameter Pancaran Pada Daya Maksimum

(/")

Pada Efisiensi Maksimum (%)

Tabel

11.

Pancaran

(l) Tabel

Pada Daya Maksimum ( %)

(f)

Tabel

t2

t6

85

87

87,5

87,5

86

88,5

89,5

89,5

12.

500

1.000

2.5N

5.000

10.000

30.000

-1,0

-0,5

0

+0,5

+1,0

+1,5

r'.ffsiensi Turbin Francis dan Kaplan

60 yJ 120 I50 190 250 300 350 400 450 5@ 6@ 86,5 88 88,5 89 89,2 88,5 87,5 88 88,s 88,8 89 87,5 89 90 90,5 91 91,2 91 90,5 90 90,5 90,8 91 90

4,

Pada Efisiensi Maksimum

l0

Efisiensi Tambahan untuk Turbin Pelton

Daya Maksimum (kW) per Mulut Efisiensi Tambahan

8

13.

Efisiensi Tambahan untuk Turbin Franeis dan Kaplan

Daya Maksimum (kW) per Mulut Pancaran

1000

25W

50@

Efisiensi Tambahan (%)

-2,5

-

I,5

-0,5

10000

30000

6flm

r00000

0

+0,5

+I,0

+1,5

5.

6

Karakteristik Turbin

Air

67

(propeller) perubahan kecepatan sangat besar pengaruhnya pada debit. Perubahan kecepatan akan mempengaruhi besarnya efisiensi turbin. Oleh karena itu turbin selalu dibuat demikian rupa sehingga dicapai efisiensi yang tertinggi pada kecepatan yang telah ditetapkan. Bertambah atau berkurangnya efisiensi karena perubahan kecepatan diperlihatkan dalam Gbr.

5.6,4

38.

Perobahan Debit, Efisiensi dan Daya dengan Perobahan Tinggi Jatuh

Turbin air selalu dibuat demikian rupa sehingga dapat diperoleh efisiensi tertinggi pada tinggi jatuh air tertentu. Apabila tinggi jatuh bertambah besar, maka kecepatan putar akan bertambah pula. Demikian pula debit dan daya yang ke luar dari turbin akan bertambah besar, apabila 11 bertambah besar. Hubungan-hubungan itu dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

n'

/ Ht\t/z

Q'

/H'1'''

7: \E/

(46)

o-\E)

(47)

P', / z: \irl

(48)

Ht\3/2

di mana H, Q, P dan z adalah nilai-nilai sebelum perubahan, H,, e,,p, dan n, adalah nilai-nilai sesudah perubahan.

aEB q

886 frl

z.

2 ,z 7

-/

s.\

4,

,l

\

120

I

I

_-t4

100

N

t \ e70 I

iao

g t

r")

G80

1. Frmcis z, : 150 2. Frucia r, : 196 3. Frucis n. : 300 4. P€lton n, :19,1 5. Krplu ,r :390

82

f, E

I

iie

$il $S,\'

e

IJ 3

4

I

'z

110

^{ .)\ r$ .\ --' AO

--

Kcepstrtr (%)

Gbr.38

Efisiensi d"n Debit sebagai Fungsi Perubahan Kecepa-

50 60 70 80 90 100 ilo 120 130 140

tan.

Gbr.39

1s0

Tinggi Jrtuh Bereih (%)

Efisiensi, Debit rtan Daya Keluar sebagai Fungsi Perubaban Tinggi Jatult.

Bab

68

5.

Turbin Air

Untuk PLTA jenis waduk, perubahan tinggi jatuh sesuai dengan perubahan musim. Untuk waduk-waduk yang perubahan tinggi permukaan airnya sangat besar, tinggi jatuhnya akan mengalami perubahan yang besar pula. Debit yang mengalir melalui rotor berobah sebanding dengan Ht/2 dan daya yang ke luar berobah sebanding dengan H3/2. Oleh karena itu akan tidak menguntungkan apabila turbin dibuat untuk debit Q yang paling besar, karena disamping ukurannya akan menjadi sangat besar, dan dengan demikian menjadi mahal, juga karena penurunan debit akan mengakibatkan penurunan efisiensi.

Juga tinggi terjun ,Fl harus dipilih sehingga tercapai produksi tenaga tahunan yang maksimum. Karakteristik dari turbin pada perubahan ,F/ selalu dapat diketahui, karena perubahan kecepatan putar, debit, dan lain-lain, selalu akan sesuai dengan perubahan ,F/. Gbr. 39 memperlihatkan satu contoh grafik efisiensi sebagai fungsi dari perubahan tinggi jatuh 11,

5.6.5

Kecepatan Lari

Kecepatan lari (runaway speed) suatu turbin adalah kecepatan putar turbin tanpa beban dengan debit tertentu. Kecepatan maksimum yang mungkin terjadi dinamakan

kecepatan lari maksimum. Pada turbin yang memiliki rotor yang dapat digerakkan, ini akan terjadi bila kedudukan sudu rotor (runner blade) dan baling-baling antar (guide vane) yang berbeda-beda dan tak ada hubungannya satu sama lain. Apabila tinggi jatuh air berobah-obah, maka dipakai kecepatan lari yang terbesar yaitu sesuai dengan H yang terbesar. Pada umumnya, kecepatan lari adalah 1,85 kali kecepatan putar normal (kecepatan putar yang direncanakan) untuk turbin Pelton, 1,6-2,2 kali untuk turbin Francis, 1,8-2,3 kali untuk turbin air diagonal d,an 2,2-3,2 kali untuk turbin Kaplan.

5.7

Perubahan Tekanan Apabila pintu turbin tiba-tiba ditutup, maka akan timbul tekanan yang terjadi karena adanya pukulan air (water hammer). Kenaikan tekanan ini kemudian akan diteruskan ke rumah turbin dan pipa pesat. Perhitungan perubahan tekanan yang terjadi hanya sesaat ini oleh Allievi dirumuskan sebagai berikut:6)

AH_n(n+.Jn'*4)

Ho-

n: di mana Ho: AH: r_ L-

g: uo:

t:

2

Laol(gt Ho) tinggi jatuh air efektif (m)

(4e) (50)

bertambah atau berkurangnya tekanan air (m) panjang pipa pesat (m) gravitas (m/s') perubahan kecepatan aliran di dalam pipa pesat (m/s)

waktu menutup dan membukanya pintu (s)

Dalam hal terjadi pengurangan beban, maka tanda di muka tanda akar menjadi *. Hubungan dalam rumus (49) dapat dilihat dalam Gbr. 40. Apabila diameter dalam dari pipa pesat di beberapa bagian berbeda-beda, maka nilai E Zo dipergunakan sebagai pengganti Lao dalam rumus di atas. Panjang L adalah jumlah seluruh panjang pipa

5.8 Tabel

14.

Perobahau Kecepatan

69

Batasan Variasi Tekanan

Turbin Pelton

t0%

Turbin-Turbin Francis, diagonal dan Kaplan dengan Pengatur Tekanan tanpa Pengatur Tekanan; dan

30

1s-30%

tinggi terjun kurang dari:

25m

20 10 0

50m

30-60% 2s-s0%

100 m

2s-4%

200 m

X.. Arus eksitasi akan menjadi nol jika lX"l: Xo,, dan akan menjadi negatip jika Xo < lx"l 1 Xo,.

6.2.7

Keadaan Operasi Mendahului

6.2 Penguatan dan Pengatur Tegangan Otomatis

85

Jika dipasang kapasitor kompensasi dan penggunaan kabel tanah untuk transmisi diperluas, maka faktor daya generator pada pangkal pengiriman sering naik, terutama jika beban rendah, sehingga sistim perlu bekerja dalam keadaan mendahului (leading). Dalam keadaan ini, bila arus eksitasi kecil, maka daya sinkronisasi akan turun dengan akibat stabilitas menjadi rendah. Batas stabilitas keadaan tetap untuk generator kutubmenonjol (salient) ditentukan oleh persamaan:6)

(#)',* (+

, _ X"\' '&t,

: (' * #,)'#? di mana

P: Q: e, : Xa: Xo: X" :

2X,

Et

(-&"-')(' + x" X. )' X"/X"

I

T,\7,

.

#,)

(#)' ('*e#)' * (#)' (71)

dayanyatayang dihasilkan generator (pu) daya reaktif yang dihasilkan generator (pu) tegangan pada terminal generator (pu)

rcaktansi serempak porosJangsung dari generator (pu) reaktansi serempak poros-lintang (guadrature) dari generator (pu) reaktansi luar dilihat dari terminal generator (pu)

Dalam persamaan (71), jika terminal generator diatur sehingga tegangannya e, konstan, maka batas stabilitas tetap dinyatakan oleh lengkung-lengkung Gbr. 60. Stabilitas ini dapat dinaikkan dengan mempergunakan pengatur tegangan otomatis jenis kontinu yang bekerja cepat. Batas operasi keadaan mendahului ditentukan oleh: (a) kapasitas dasar generator (batas kenaikan temperatur pada lilitan angker); (b) kapasitas penguat (exciter); (c) daya mesin penggerak mula (prime mover); (d) stabilitas tetap dan dinamis; Batas Napasitas Penguat

Operasi pada

Baktor Dava Dasar Fasa Membelakangi

Daya Dasar Geoetator

x

x

o

&

Kapasilas Dasar Generator

xdlxq :1,5 XdlXq

Gbr.

60

-

:1,3

Batas Stabilitas Keadaan Tetap (Tanpa Respon Cepat AVR).

Gbr.61 Batas Daya Keluar

Generator.

Bab

6.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik

(e) batas bawah dari arus medan; (f) jatuh tegangan dari sumber tenaga di sentral;

(g) kenaikan temperatur inti angker. Meskipun generator bekerja dalam batas-batas yang diperbolehkan menurut ketentuan di atas, tetapi kemungkinan keluar dari batas stabilitas masih ada, yaitu jika tiba-tiba kondisi sistim berubah atau ada gangguan peralatan. Karena itu batas kerja keadaan mendahului harus ditentukan dengan mempertimbangkan terjadinya gangguan demikian pada sistim beban (lihat Gbr. 6l).

6.3

Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri

6.3.1 Prinsip

Generator dengan Eksitasi Sendiri

Dengan kemajuan teknologi dalam pembuatan penyearah semikonduktor, penguat magnetis dan reaktor jenuh, maka terbuka kemungkinan membuat generator bolakbalik majemuk dengan eksitasi sendiri yang mempunyai karakteristik yang berrespon tinggi dan yang mudah diperiksa secara periodik. Jika kejenuhan magnetis dan tahanan dari generator diabaikan, maka hubungan antara tegangan nominal yang diinduksikan (4) dan arus beban (/r) dinyatakan oleh persamaan berikut:

E,: E, * jx,i, di mana E,: tegan1an pada terminal generator X, : impedansi serempak

(72)

iX"iL d !

a E

u a ()

(a)

Diagram

Yektor

Gbr.62 Generator

(b)

Rangkaiao

Bolak-

Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri.

Pada Gbr. 62, Ir" adalah arus medan yang diperlukan untuk menghasilkan tegangan induksi sebesar 4; arus ini mengalir dari terminal generator melalui reaktor. Tegangan terminal generator dipertahankan (konstan), artinya tidak dipengaruhi oleh besarnya arus beban. Dengan menggunakan transformator arus, didapat u.ur i1, yang kemudian disuperposisikan dengan ir, gana mengkompensasikan penurunan tegangan jX,i, akibat arus beban. Dari cara ini akan dihasilkan karakteristik generator majemuk; generator berprinsip demikian disebut generator majemuk eksitasi sendiri. Dalam kenyataannya, kompensasi arus medan diperlukan juga karena kejenuhan magnetis dan tahanan tidak dapat diabaikan. Juga karena ada perbedaan antara reaktansi poros-

6.3 Generator

Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi

Sendiri

87

langsung dan reaktansi porosJintang pada generator berkutub menonjol. Karena itu dalam cara ini pengaturan arus !r, dilakukan, sesuai dengan penyimpangan dari tegangan terminal d, dengan menggunakan AVR dengan reaktorjenuh untuk menjaEaagar tegangan terminal generator sama dengan tegangan perencanaannya. Berbagai jenis rangkaian sistim ini terlihat pada Gbr. 63.

Sistim Reaktor Paralel

Sistim Reaktor Seri

X : Reaktor Rectifier

AG

:

Geoerator Bolak-Balik

SR

: Reaktor Jenuh

Automatic Voltage Regulator

STr

:

Transformator Jenuh

Trafo Arus (Curretrt Transformer)

SCT

:

CT Jenuh

:

PCT

Sistim Transformator Kombinasi

Tralo Tegangan (Potential Transformer)

:

CT

63

: :

PT

Ref

AVR :

Gbr.

Sistim CT Jenuh

Power-Cerrrent Transformer

Berbagai Sistim Generator Bolak-Balik Majemuk dengan Eksitasi Sendiri.

6,3.2 Karakteristik

Generator Majemuk dengan Eksitasi Sendiri

Bila pada generator yang mempunyai penguat terpisah untuk eksitasinya ada dua rangkaian medan magnit (untuk generator dan penguat) yang konstanta waktunya cukup besar, pada generator dengan eksitasi sendiri hanya ada satu lilitan medan yang konstanta waktunya lebih kecil, sehingga dihasilkan respon yang lebih cepat. Karena itu perubahan tegangan terminal generator akibat perubahan beban yang mendadak menjadi kecil dan keadaan dapat dikembalikan.pada harga semula dengan cepat. Ini dinamakan pengaturan tegangan seketika (instantaneous). Bila terjadi hubung-singkar tiga-fasa pada terminal generator, maka arus medan melalui reaktor menjadi nol karena tegangan pada terminal menjadi nol. Tetapi arus medan yang terjadi karena transformasi oleh transformator arus menjadi besar sekali, sehingga arus hubung-singkat bertambah besar pula. Untuk proteksi terhadap hal demikian dipergunakan transformator arus yang direncanakan agar medan magnitnya akan menjadi jenuh pada arus tertentu. Umumnya kejenuhan ini direncanakan sehingga arus hubung-singkat dibatasi antara 4 sampai 6 kali arus nominal. Pengaruh respon yang cepat pada sistim eksitasi generator akan menaikkan stabilitas peralihan. Meskipun sukar mendefinisikan hubungan antara stabilitas dan respon eksitasi secara kwantitatif, tetapi contoh percobaan simulasi transmisi seperti diperlihatkan dalam Gbr. 64 dapat digunakan. Pada mesin-rnesin berkapasitas kecil kenaikan tegangan secara berangsur-angsur dapat terjadi hanya dengan adanya remanensi magnit pada saat mesin mulai berjalan. Tetapi untuk generator ukuran menengah atau yang berkapasitas besar perlu dipergunakan sumber arus searah pembantu untuk eksitasi awal supaya perkembangan kenaikan tegangan itu dapat terjadi lebih cepat. Besar arus eksitasi awal ini kira-kira l0\ dari arus eksitasi pada beban nol.

Bab

88

6.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik

220l1s00Y F-

NGR

19

800

kw

()

800 ()

kw

(tw%)

t7,s (toe%)

s

3LG I

-800r,

t<

(tt9%)

----l

16,5 17,5

kw

(tN%)

r2,s (too%) 15 (tzg%) t9,s (ts6r:\

(t06y)

tg,s (ttg%)

1500i220V

800r)

2LG

2LS NGR

M A

:

250km

2 LS : Hubung-Singkat 2-Fasa 2 LG : Hubung-Singkat 2-Fasa ke Tanah 3 LG : Hubung-Singket 3-Fasa ke Tanah NGR : Tahanan Netral terhadap Tanah

2

Batas Daya Stabilitas Peralihan

_

2LS

x----r 2 LG

e.<

M : Dengan Tangan (I\Ianual) A : Respon Cepat AVR S : Eksitasi Sendiri(Self-)

3 LG

1.

Kapasitas Pirubah 250 620 MVA (22,5 kVA) s00 Mlv (r8 kw)

2.

Konstanta Geuerator: Xa' : 0,883 Xl : 0,564 Xr' : 0,218 Xa" : 0,1t2

3.

Lama Gangguan:9Hz \Yaktu Tanpa Tegangen

7a.

Gbr.

64

kW:

:

0,92

sec. M :7,5

:

23 Hz

Contoh Percobaan Simulasi Transinisi.

Pemeliharaan generator jenis ini lebih mudah dibandingkan dengan mesin berputar

(rotary machine) pada umumnya karena sistim eksitasinya yang statis dan fasilitasnya yang sederhana. Selain karakteristik seperti diuraikan di atas, gcnerato,r majemuk dengan eksitasi sendiri mempunyai kelemahan-kelemahan tertentu. Ruang lantai yang ada diperlukan untuk pemasangan transformator, reaktor dan penyearah. Selain itu karena eksitasi terbalik tidak ada maka diperlukan sumber tenaga tersendiri untuk pemuatan tanpabeban dari saluran transmisi jarak jauh.

6.4 Transformator 6.4.7

Jenis dan Konstruksi Transformator

Untuk PLTA banyak digunakan transformator tiga-fasa, jenis pasangan luar, yang terendam dalam minyak. Transformator dengan pendinginan sendiri (self-cooling)

dipakai untuk kapasitas kecil; bila kapasitasnya besar, digunakan cara pendinginan udara paksa (forced), pendinginan minyak paksa dengan memakai alat pendingin udara paksa (forced-air cooler), dan pendinginan minyak paksa dengan memakai alat pendingin air paksa (forced-water cooler). Pemasangan di bengkel dan pengangkutan transformator yang telah dipasang di bengkel ke tempat pekerjaan sudah lazim dilakukan untuk sebanyak mungkin menghemat pemasangan di tempat pekerjaan. Namun, karena adanya batas berat dan ukuran dalam angkutan bagi jalan, jembatan dan terowongan yang menuju ke tempat pekerjaan sesuai dengan tempat dan keadaan geografis tempat

6.5

Sistim Huk.ngan Rangkaian

Utama

t9

pckerjaan, maka akhir-akhir ini banyak dipakai transformator tiga-fasa khusus. Transfomator ini terdiri dari tiga unit yang terpasang di bengkcl, yang masing-masing mempunyai rangkaian magnit tersendiri (seperti konstruksi transformator satu fasa), yang kemudian digabung di tempat pckedaan membentuk hubungan dan konstruksi yang sama seperti transformator tiga-fasa. Bila transformator jenis kepala gajah (clephant head type) dipakai untuk pemasangan bawah-tanah (underground) atau dalam ruangan (indoor), maka lantai ruangan yang dibutuhkan dapat diperkecil karenadi sini tidak ada jarak isolasi seperti pada bangunan dan pcralatan lainnya.

6.4.2

Pengenal Transformator

Kapasitas dasar transformator dipilih sama dengan daya dasar (ratcd output) generator (kVA). Tegangan primer biasanya dipilih 5% di bawah tegangan dasar generator. Namun, dalam beberapa hal, khususnya untuk transformator yang dihubungkan dengan kawat transmisi tegangan tinggi sekali (extra-high voltage) maka, karena faktor daya mungkin sama dengan 1,0 atau bahkan mendahului (lcading), tegangan primer dipilih sama dengan tegangan generator. Pemakaian sistim pengaturan tegangan dengan cara mengatur tegangan generator, sebagai pengganti dari perubahan pcnyadap tanpa-beban (no-load tap-changer) pada sisi sekunder, lebih menguntungkan karena mengurangi biaya akibat penyederhanaan konstruksi dan peningkatan keandalannya.

6.4.3 Transformator

Pemakaian Sendiri

Transformator dengan minyak isolasi sintetis yang tak dapat tcrbakar atau transformator jenis kering dipakai sebagai transformator untuk pemakaian sendiri (station service), terutama guna menghindarkan kebakaran. Pada pusat listrik yang bcrkapasitas besar yang dihubungkan dengan sistim tenaga listrik yang besar, kadang-kadang dibutuhkan kapasitas yang luar biasa besarnya dibandingkan dengan arus kerja normal, karena kapasitas interupsi Ircmutus beban dan arus jangka pendek kabel mclebihi batas tekniknya, oleh membesarnya arus hubung-singkat dalam rangkaian tcgangan tinggi dan rendah. Dalam hal semacam ini impedansi dari transformator dapat dipilih lebih besar dari nilai normalnya.

6.5

Sisfim Hubungan Rangkaian Utsma 6.5.1 Pemilihm Sistim

Hubungan

Sistim unit dan sistim ril dipakai untuk menghubungkan generator dan transformator pusat listrik tenaga air @LTA). Dalam sistim unit generltor dihubungkan dengan transformator dan merupakan satu unit. Dalam sistim ril (bus) diadakan sebuah ril untuk menghubungkan bebcrapa generator dengan satu sisi transformator. Pemilihan sistim hubungan harus dilakukan dengan mempertimbangkan pentingnya pusat listrik (power plant) yang bcrsangkutan dan sistim pembangkitannya, jumlah rangkaian saluran transmisi yang ke luar dari pusat listrik, sistim saluran transmisi kc luar pusat listrik, kcmungkinan pemuatan saluran tanpa beban, sistim sinkronisasi, sistim pelayanaa scndiri (station servicc) dan sistim distribusi langsung.

6S.2

Contoh S|stlm Hubmgro

Bcberapa contoh sistim hubungan rangkaian uuma dapat itilihat padt Gbr. 65,

90

6.

Bab

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik

Untuk perencanaan pusat listrik dapat digunakan gabungan dari sistim-sistim sebagaimana tertera dalam contoh di atas.

6.6

Rangkaian untuk Pemakaian Sendiri Tenaga listrik untuk pemakaian sendiri (station service) disediakan dari rangkaian generator. Penyediaan tenaga cadangan diterima dari interkoneksi saluran distribusi pusat-pusat listrik yang berdekatan atau dari generator mesin diesel yang dipergunakan untuk keperluan pada bendungan yang terletak berdekatan dengan pusat listriknya. Pada pusat listrik yang penting dan berkapasitas besar dipasang generator khusus untuk pemakaian sendiri. Tegangan tinggi rangkaian pemakaian sendiri di Jepang adalah 6,6

N

Gbr.

:

65

Alat Pengetauahrn Titik

Nehal

G

:

Generstor

Contoh Sistim Hubungan Rangkaian Utama.

6.7 Sistim Kontrol Generator No. 2

r3.200 v/3.300

Generator

No.

I

36

v

13.200 V /3.300 V

9l

kY dan 3,3 kV sedang tegangan rendahnya acialah 440Y,220Y dan I 10V.7) Maka dari itu, tegangan terminal mesin-mesin pembantu umumnya adalah 200V. Tetapi, pada

pusat listrik berkapasitas besar dengan mesin-mesin pembantu yang besar tegangan terminalnya adalah 3 kV dan/atau 400 V.7' Sebuah contoh rangkaian penyediaan tenaga untuk pemakaian sendiri dapat dilihat pada Gbr. 66.

6.7

ke Bendungan

Sistim Kontrol

Penggolongan sistim kontrol yang dikenal adalah sebagai berikut: (a) sistim kontrol yang otomatis sepenuhnya (fully automatic)

;

(b) sistim kontrol yang dijalankan oleh satu orang (one man control system);

(c) sistim kontrol pengawasan jarak jauh (remote supervisory control system);

Lemari Penyearah

Gbr.66 Contoh

Rangkaian Pemakaian Sendiri.

6.7.1 Sistim Kontrol

(d) sistim kontrol dengan tangan (manual control system);

(e) sistim kontrol setengah otomatis (semi automatic control system).

yang Otomatis Sepenuhnya

Ini adalah sistim operasi otomatis yang mengontrol jalannya turbin air secara otomatis, meliputi operasi dengan keadaan awal yang telah ditentukan, pembebanan otomatis dan operasi kontinu, serta operasi penghentiannya secara otomatis bila keadaan menghendaki atau bila terjadi gangguan, tanpa bantuan operator. Sistim ini tepat untuk pusat listrik berkapasitas kecil yang terletak berdekatan dengan pusat listrik pengontrolnya. Jadi sistim ini dipakai untuk mesin-mesin berkapasitas kecii dan, pada umumnya, dengan operasi paralel dengan paksa (forced parallel-in), tanpa alat sinkronisasi otomatis untuk menyederhanakan instalasi itu sendiri. Operasi mulai jalan secara otomatis dilakukan oleh rele mulai (starting relay) yang mendapat tenaga listrik dari penyediaan untuk pemakaian sendiri; caranya-adalah dengan memberi tegangan pada-saluran transmisi yang terinterkonersikan dengan pusat

listrik pengontrol. Selanjutnya dilakukan pembebanan dengan cara

menyesuaikan

pengatul muka air dengan air yang masuk. Operasi penghentian secara otomatis dilakukan dengan menjalankan rele arus lemah (low current relay), dengan membuka saluran transmisi yang terinterkoneksikan dengan pusat listrik pengontrll. Bila terjadi gangguan, maka penghentian otomatis dilakukan dengan urutan yang sama dengan menjalankan rele pengaman.

6.7.2 Sistim Kontrol Pada sistim

ini

yang Dijalankan oleh Satu Orang seorang operator dapat melakukan operasi mulai, operasi jalan

92

Rab

6.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik

dan operasi berhenti dari turbin air dan generator serta berbagai pengontrolan lain dan pengawasan terhadap panel hubung (switch-board). Sistim inijuga diperlengkapi dengan

alat-alat penghentian otomatis atau pemberitahuan tanda bahaya bila ada gangguan. Sistim ini paling lazim dipakai pada suatu pusat listrik tenaga air. Berikut ini adalah suatu contoh mengenai sistim ini. Sebagai ilustrasi diambil sebuah saklar kontrol utama (main control switch), dengan 6 tingkat hubungan, yaitu untuk operasi berhenti, katup pintu masuk, jalan, eksitasi, paralel dan pembebanan. Dengan memasang saklar pada salah satu dari 6 tingkat ini, operasinya berlangsung sesuai dengan tingkat yang bersangkutan. Pada o,rerasi mulai peralatan pembantu dijalankan terlebih dulu sebelum unit utama mulai dijalankan untuk mempersiapkan tekanan minyak dan untuk mengalirkan air pendingin dan minyak pelumas. Bila keadaan mulai cukup baik, misalnya, tekanan minyak cukup, sudu antar dalam keadaan tertutup, pengaliran air pendingin baik, rele pengaman tidak dalam keadaan kerja, dan lain sebagainya, maka operasi yang lain dilaksanakan sesuai dengan tingkatan saklar kontrol utama. Pertama-tama katup simpang (by-pass valve) dibuka; bila rumah turbin (casing) sudah terisi air, katup pintu masuk dibuka (membuka). Sesudah kunci sudu-sudu antar dibuka, operasi mulai dilakukan sedikit demi sedikit sampai generator dan turbin mencapai kecepatan putar dasarnya. Bila kecepatan putarnya mencapai 80\ dari kecepatan dasar, pemutus beban medan ditutup dan tegangan generator mulai naik. Bila tegangan sudah mencapai 80\tegangan dasar, pengaturan tegangan dan kecepatan putar mulai dilakukan dengan memakai penyeimbang tegangan otomatis (automatic voltage balancer) dan sebuah penyesuai kecepatan otomatis (automatic speed matcher). Kemudian alat sinkronisasi otomatis melaksanakan operasi paralel sehingga unit yang bersangkutan mulai bekerja tanpa-beban. Jika dipakai alat pengatur muka air, pembebanan otomatis dijalankan sesuai dengan muka air dalam waduk. Bila dipakai pengatur dengan tangan, pembebanan dilakukan dengan memakai saklar pengatur beban atau saklar pembatas beban. Operasi penghentian (stop) digolongkan dalam penghentian normal, cepat dan darurat. Penghentian normal dilakukan dengan memasang saklar pada kedudukan berhenti. Generator-turbin air akan berhenti secara otomatis menurut urutan tertentu, yaitu mulai dari penurunan beban sedikit demi sedikit sampai pada keadaan tanpabeban. Pemutus beban paralel membuka. Pemutus beban medan membuka. Sudu antar menttup sempurna dan mengunci, dan pada saat yang sama katup pintu masuk mulai menutup. Bila kecepatan menurun sampai 3040% dari kecepatan dasar. rem akan bekerja secara otomatis atau dijalankan dengan tangan. Operasi berhenti mendadak dilakukan dengan menjalankan saklar berhenti cepat yang terdapat pada panel kontrol utama atau dengan menjalankan rele pengaman berhenti cepat. Generator-turbin air akan berhenti menurut urutan tertentu; mula-mula sudu antar akan menutup dan bersamaan dengan itu katup pintu masuk mulai menutup. Bila sudu antar sudah menutup dengan sempurna dan terkunci, pemutus beban paralel akan membuka. Kemudian, pemutus beban medan membuka. Operasi pengereman akan berlangsung dengan cara yang sama seperti di atas. Pada operasi berhenti darurat generator-turbin air berhenti menurut urutan tertentu, dengan mengerjakan rele pengaman berhenti darurat. Pemutus beban paralel dan pemutus beban medan membuka, dan pada saat bersamaan sudu antar dan katup pintu masuk mulai menutup. Sudu antar menutup dengan sempurna dan mengunci. Pengereman berlangsung dengan cara yang sama seperti pada operasi berhenti normal. Rele pengamanan (protective relaying) yang dipakai untuk berhenti darurat adalah rele diferensial generator, rele pengetanahan diferensial generator, rele hubung-singkat

6.8

Panel Hubung, L€mari Hubung dan Ril dalan Kotak

Logam

93

lapisan generator dan rele pengetanahan lapisan generator. Untuk operasi berhenti mendadak dipakai rele kecepatan lebih (over-speed), rele tegangan lebih (over-voltage) dalam penguat (exciter), rele tekanan minyak rendah, rele kenaikan suhu pada bantalan, dan rele kesalahan pada alat pengatur (governor). Untuk keadaan kerja tanpa-beban dan tanpa-eksitasi dipakai rele-rele tegangan-lebih generator, arus-lebih generator, kerugian eksitasi, rele diferensial transformator dan rele Buchholtz. Tanda bahaya berbunyi bila tekanan minyak rendah (tahap ke-l), atau dalam hal

berhentinya aliran atau kekurangan air pendingin, berhentinya aliran atau kekurangan minyak pelumas, kenaikan suhu pada bantalan (tahap ke-1), kenaikan suhu pada tempat keluar udara pendingin, kenaikan suhu pada tempat ke luar air pendingin, tegangan searah (DC) rendah dan hubungan-tanah dari rangkaian searah.

6.7.3 Sistim Kontrol Pengawasan Jarak Jauh Pada sistim ini, sebuah pusat listrik dikontrol oleh pusat listrik yang Iain yang terletak jauh dari pusat listrik yang dikontrol. Dalam beberapa hal banyak pusat-pusat listrik yang dikontrol dengan sistim yang terintegrasikan dan terpusat dari pusat listrik pengontrol. Ini berarti bahwa panel hubung yang harus dipasang di pusat listrik yang dikontrol dipindahkan ke pusat listrik yang mengontrol. Sistim transmisi isyarat yang digunakan disesuaikan dengan jarak altara pusat listrik yang dikontrol dan pengontrol, jumlah bagian yang harus dikontrol, jumlah bagian yang harus ditunjukkan dan jumlah bagian yang harus diukur datanya dan diawasi; untuk ini dikenal sistim hubungan langsung, sistim gabungan, sistim frekwensi, sistim sandi (code) dan sistim sinkron.

6.7.4 Sistim Kontrol

dengan Tangan

Di sini operasi mulai jalan (start), putar dan berhenti dari turbin air-generator dan berbagai operasi pengontrolan lainnya dilakukan dengan tangan dengan perkiraan operator sendiri. Di luar negeri sistim ini dewasa ini jarang dipakai.

6.7.5 Sistim Kontrol Setengah-Otomatis Di sini operasi mulai jalan, putar dan berhenti normal dari generator-turbin air dikerjakan dengan tangan; penghentian secara otomatis hanya dilakukan bila ada gangguan. Di luar negeri sistim ini sekarang jarang dipakai lagi. 6.7,6 Nomor Alat untuk Peralatan Kontrol Otomatis

Di Jepang nomor alat untuk peralatan kontrol otomatis ditentukan oleh Japan Electric Machine Industry Association (disingkat JEM) seperti tertera pada Tabel 17.8) Sistim pemberian nomor dengan abjad sedang diselidiki.

6.8

Panel Hubung, Lemari Hubung dan Ril dalam Kotak Logam

6.8.1

Panel Hubung

Jenis dan pengaturan suatu panel hubung (switch board) ditentukan dengan memperhatikan jumlah unit dan peralatan, jumlah rangkaian saluran transmisi, sistim kontrol, jumlah petugas kerja (operating personnel) serta skala dan pentingnya pusat

Bab

94

6.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik Tabel

17.

Daftar Nomor Alat

I

Unsur Induk

2

Rele Mulai Waktu-Tertunda atau Rele Penutupan Saklar Kerja

J

5

Kontaktor Induk Alat Penghenti

6 7

Pemutus Beban atau Kontaktor Mulai Sakiar Pengatur

4

B

9 10

ll

12 13

14 15 16 17 18 19

20

2t 22 23 24 25 26 27 28 29 30

3t 32 JJ 34 35

36 JI 38

39

40

4t 42 43 44 45 46 47

Alat Pemisah Daya Kontrol Alat Pembalik Medan Saklar Urutan Unit Saklar Penguji Alat Kecepatan Lebih Alat Kecepatan Sinkron Alat Kecepatan Kurang Alat Penyesuai Kecepatan (Speed-Matching) Rele Monitor Pilot-Kawat Rele Pilot-Kawat Alat Percepatan atau Pengurang Percepatan (Decelerating)

Kontaktor Transisi Mulai-Jalan (Starting-to-Run) Katup untuk Mesin Pembantu Katup untuk Unit Utama (Cadangan) Alat Pengatur Suhu Alat Pengubah Sadap Alat Pengecek Sinkronisasi Rele Termis Peralatan Statis Rele Tegangan Kurang Bolak-Balik Pemberi Tanda Bahaya Alat Pemadam Kebakaran Penunjuk Gangguan (Hubung-Singkat) Alat Eksitasi Terpisah Rele Arus Searah Terbalik Saklar atau Penunjuk Posisi

Alat Urutan Induk Alat Penghubung Singkat dengan Sikat atau Cincin Selip Rele Polaritas Rele Arus Kurang Rele Termis Bantalan (Cadangan) Rele Medan Pemutus Beban atau Kontaktor Medan Pemutus Beban atau Kontaktor Jalan Pemindah atau Selektor Rangkaian Kontrol Rele Jarak Rele Tegangan Lebih Searah Rele Arus Fasa-Terbalik atau Fasa-Seimbang Rele Tegangan Fasa-Tak-Lengkap (Incomplete) atau Urutan Terbalik (Reverse Sequence)

4q

l+g

Rele Deteksi Gangguan Mulai Rele Termis Mesin Berputar

6.8

Panel Hubung,

kmari Hubung Tabel

51 5?

53 54 55 56 57 58 59

60

6l 62 63

& 65 66 67 68 69

70

7t 72 73 74 75 76 77

17 (Itniutan) Nama Alat

No. 50

dan Ril dalan Kotak Logam

Rele Hubung-Singkat atau Selektip ke-Tanah Rele Arus Lebih Bolak-Balik atau ke-Tanah Pemutus Beban atau Kontaktor Bolak-Balik Rele Eksitasi Pemutus Beban Cepat (High-Speed) Searah Alat Pengatur Faktor Daya atau Rele Faktor Daya Rele Deteksi Selip atau Rele Tak-Serempak (Step-Out) Pengatur Arus Otomatis atau Rele Arus (Cadangan) Rele Tegangan Lebih Bolak-Balik Penyeimbang Tegangan Otomatis atau Rele Keseimbangan Tegangan Penyeimbang Arus Otomatis atau Rele Keseimbangan Arus Rele Penghenti Waktu-Tertunda atau Pembuka Rele Tekanan Rele Tegangan-Lebih Tanah Pengatur Kecepatan Rele "Jogging" atau "Notching" Rele Arah Daya Bolak-Balik atau Rele Arah Tanah Alat Deteksi Kepalsuan (Adulterant) Rele Aliran Tahanan (Rheostat) Detektor Gangguan Elemen Penyearah Pemutus Beban atau Kontaktor Arus Searah Pemutus Beban atau Kontaktor Penghubung Singkat Pintu (Wicket Gate) Rem Rele Arus Lebih Searah Pembatas Beban

91

Rele Pembanding Sudut Fasa Pembawa (Carrier) Rele Penutup Kembali Arus Bolak-Balik Rele Tegangan Kurang Searah Pengatur Kecepatan Generator Rele Penutup Kembali Arus Searah Kontrol Selektip atau Saklar Pemindah atau Rele Rele Tegangan Rele Penyalur atau Penerima Isyarat Rele Pengunci Rele Pengaman Diferensial Kontaktor atau Saklar untuk Mesin Pembantu Pemisah atau Saklar Pengatur Tegangan Otomatis atau Rele Pengatur Tegangan Otomatis Pengatur Daya Otomatis atau Rele Daya

92

Pintu

78 79

80

8l 82 83 84 85 86 87 88 89

90

93

(Cadangan)

94

Kontaktor atau Rele Bebas-Jatuh (Trip)

95

Pengatur Frekwensi Otomatis atau Rele Frekwensi Rele Buchholtz atatJ Alat Deteksi Gangguan-Dalam pada Transformator

96 97 98 99

Rotor Kopling Pencatat Otomatis

95

Bab

96

6.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas

Listik

listrik yang bersangkutan. Panel hubung suatu pusat listrik dapat dikelasifikasikan sebagai tertera pada Tabel 18. Tabel

lE.

Jenis-Jenis Panel Huhmg

utuk PLTA Uraian

Nama

Turbin Air, Generator, Pengu.at @xciter), Transformator (Unit

Panel Generator

System)

Panel Saluran Transmisi

Saluran Transmisi

Panel Distribusi Tegangan

Transformator Distribusi, Saluran Distribusi 3 kV (6 kV, Ril)

Tingei Panel Sinkronisasi

Pensinkronisasian, Penyeimbangan Tegangan, Penyesuaian Kecepatan

Panel Distribusi Daya

Rangkaian Tegangan Rendah, Rangkaian Batere

Panel hubung terdiri darijenis tegak yang berdiri sendiri, jenis bangku dan gabungan antarajenis bangku dan jenis tegak berdiri sendiri. Saklar-saklar diatur di atas panel untuk mempermudah dalam pelayanannya. Instrumen diatur sehingga pembacaannya dapat dipermudah, sesuai dengan kepentingannya. Yang lazim dipakai adalah instrumen jenis terpasang (built-in type) dengan sudut lebar (wide angle). Pencatat (recorder),

pencatat gangguan (fault recorder) dan osilograp otomatis banyak dipakai untuk mencari sebab-sebab gangguan. Penunjuk gangguan (fault indicator) dan penunjuk operasi juga dipasang untuk mempermudah pengawasan.

6,8,2 Lemari

Hubung

Akhir-akhir ini kecenderungannya adalah bahwa peralatan yang dihubungkan ril generator dan rangkaian tegangan tinggi pemakaian sendiri dimasukkan dalam

pada

lemari'hubung (cubicle), sebagai pengganti sistim ruangan tertutup yang konvensionil atau pengganti sistim pemasangan di atas kerangka (frame-mounted system). Pemasangan dalam lemari ini mempunyai banyak keuntungan, antaralain, keandalan peralatan yang lebih tinggi, keamanan yang lebih terjamin bagi para pekerja, luas lantai yang berkurang, jangka waktu pemesanan (delivery time) yang lebih singkat dan bentuknya

lebih baik.

6.E.3 Ril dalam Kotak Logam Meskipun penghantar telanjang (bare conductor) yang

terlindung dalam ruangan tertutup dan kawat serta kabel yang diisolasikan biasa dipakai sebagai rangkaian penghubung utama antara generator dan transformator, sebagai rangkaian cabang yang bersangkutan, dan sebagai rangkaian tegangan tinggi pemakaian sendiri, namun karena

ffi-

ffi

pemakaian lemari hubung dan generator berkapasitas cukup besar, maka digunakan pula ril yang tertutup dalam kotak logam. Seperti yang tampak pada Gbr. 67, ril yang tertutup dalam kotak logam dapat digolongkan sesuai dengan konstruksinya menjadi ril dengan fasa yang terpisah, Gbr. dan

ril

dengan fasa terisolasikan.

B.tlr! lil Pcrbrter

Brtrry Ril

B.t !a Xit Srrrrs Ia3ea

67

RII tlrlam Kotrk

l'gln'

6.9 AIat Pelindung

97

6.9 Alat Pelindung 6.9.1

Perlindungan Generator terhadap Petir

Distribusi tegangan yang disebabkan oleh surja (surge) tegangan antara lapisan dalam lilitan generator menunjukkan nilai yang tertinggi dekat ujung ke luar atau pada ujung titik netral lilitan. Untuk meratakan muka gelombang tegangan dan menyeragamkan distribusi tegangan pada gulungan generator dipasang sebuah kapasitor pelindung sebesar 0,1-0,5 pF antara setiap terminal dan tanah. Untuk generator yang dihubungkan langsung dengan saluran transmisi, bila tegangan yang masuk adalah Es

:

s-o'

_ e-b,

(73)

Saluran Transmisi (Z)

maka tegangan terminal generator (periksa Gbr. 68) menjadi:e)

p:fie-.,-t frb-f' - d,.-tt

Generator (,R)

Gbr.

68

Hubungan Kapasitor Pelindung.

-fr.ffip,,,-,,(74) ,:Z - R " CRZ

(7s)

"-Z*R PCRZ

(76)

Arester petir bersama dengan kapasitor pelindung dibutuhkan untuk melindungi generator terhadap petir yang dekat menyambarnya atau terhadap gelombang berjalan yang mempunyai jangka waktu lama. Untuk generator yang dihubungkan dengan saluran transmisi melalui transformator, surja tegangan yang dialihkan dari sisi tegangan tinggi ke sisi tegangan rendah dari transformator mengandung komponen alih (transfer) elektro-magnetis dan komponen alih elektrostatis. Karena tegangan elektrostatis yang dialihkan mungkin menjadi sangat besar bila transformator tidak dihubungkan dengan generator sehingga mungkin mengakibatkan kekuatan isolasi dari rangkaian tegangan rendah akan dilebihi, maka perlu dipasang sebuah kapasitor pelindung dalam rangkaian generator. Tetapi bila rangkaian tegangan rendah dihubungkan dengan ril fasa yang terisolasikan atau dengan kabel, maka kapasitor ini dapat ditiadakan karena tegangan alih elektrostatis tetap kecil. Karena tegangan alih elektrostatis menurun dengan dihubungkannya transformator dengan generator, maka kapasitor pelindung kadang-kadang tidak dibutuhkan bagi generator dengan gulungan dengan kumparan tunggal (single turn coil). Karena nilai tegangan seperti tercantum pada Tabel l9 dapat dipakait0)sebagai tegangan pengujian impuls untuk generator, maka tingkat perlindungan dari arester petir harus dikoordinasikan dengan kira-kira 801 dari nilai tegangan pengujian tersebut. Karakteristik arester petir untuk generator dapat dilihat contohnya pada Tabel 20. Arus pelepasan (discharge) cukup 2.500 A karena tegangan di rangkaian generator juga tidak tinggi. Meskipun arester petir dan kapasitor pelindung dipasang, dianjurkan agar digunakan juga transformator pengisolasi (insulating) bila generator dihubungkan langsung dengan saluran transmisi yang melalui daerah di mana diperkirakan banyak terjadi petir.

98

Bab Tabel

6. 19.

Peralatan dan Fasilitas-Fasilitas Listrik Contoh Pengujian Impuls pada Generator

(kv)

(kv)

3

25

6

35 55

l0 t2

D:__!.^^^_

r(rngKasan

Tabel

t4 (E

20.

Tegangan

Tegangan

Dasar Arester (kV)

Percikan

J

412

8,4

(kv)

E ekivalen dengan 1,1 x Tegangan Dasar

Tegangan

Batas (kV)

5kA

1,5

kA

6,3 12,6

25

12 23

43

Q

10

14,0

2t

l5

21,0

31,5

Pengetanahan

:3,3 :6,6

Contoh Karakteristik Arester untuk Generator

Tegangan

4

x1,25

kV) kV) 41 (E: 11kV) 48,5 (E : 13,2 kV) 60 (E :16,5 kV) 25 (E

Bentuk Gelombang: -r1r x 4,0) Ps

Rangkaian

6,9.2

(kv)

65 80

15

(kv)

(2E+lkY)xr/Z

Tegangan Uji

Tegangan Dasar

13

&

60

Tegangan Percikan

Impuls (kV)

Tegangan Percikan

Surja Hubung

(kv) (10-1.000 ps)

15

t4

30 45 67

27

4t 60

Titik Netral

Titik netral generator dihubungkan ke tanah untuk perlindungannya. Yang lazim digunakan adalah sistim pengetanahan dengan tahanan, dengan memakai tahanan yang membatasi arus pengetanahan sampai 100 A. Karena sudah jelas bahwa tak akan ada pengaruh arus sirkulasi harmonis ketiga meskipun dua generator atau lebih yang berkarakteristik sama dihubungkan pada ril yang sama pula, maka sistim hubungan unit tahanan pengetanahan dapat dipakai. Cara lain adalah pengetanahan melalui transformator tiang. Sistim ini tepat bagi mesin berkapasitas besar. Pengetanahan dilakukan melalui gulungan tegangan tinggi pada transformator tiang dengan menyisipkan tahanan pada sisi tegangan rendah untuk membatasi arus pengetanahan sampai 5-15 A; nilai tahanan R didapat dari persamaan berikut :r t)

R: G#n@)

(77)

di mana C : kapasitansi tiap fasa dari rangkaian urutan nol dari generator (generator zerosequence circuit) (pF)

: y: ,f

frekwensi (Hz) perbandingan lilitan (turn ratio) dari transformator

Bila cara ini dipakai untuk dua generator atau lebih pada ril yang sama, perlu diberikan perhatian khusus terhadap hal-hal tertentu, antzra lain, behwa pengamanan selektip terhadap gangguan tidak dimungkinkan, dan bahwa rele pengetanahan mungkin akan salah-kerja karena satu komponen tegangan urutan nol, yang diterapkan pada sisi

6.

l0 Referensi

99

tegangan tinggi karena hubung-singkat satu-fasa-ke-tanah, dialihkan ke sisi terminal generator melalui kapasitansi gulungan. Pengetanahan titik netral transformator diuraikan dalam Jilid III Bab 2 (seksi 2.6).

6.9.3

Rele Pengaman

Rele pengaman yang diuraikan dalam 6.7.2 di atas dipakai untuk pengamanan turbin air dan generator. Untuk pengamanan peralatan lainnya lihat Bab 5 dan Bab 7.

6.10 Referensi

2)

Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini ; Baptidanov, V.. Tarasov, Power Stations and Substations, Peace Publishers, Moscow, hal. 211. Japanese Electrotechnical Committee, Water Turbines, JEC-151 (1968), Denki

3)

Shoin, hal. 36. Handbook of Electrical Engineering,Institute of Electrical Engineers of Japan, 196'/ ,

l) L.

4) 5) 6) 7) 8) 9) l0) ll)

hal.

1005.

Japanese Electrotechnical Committee, D. C. Machines, JEC-54 (1965), Denki Shoin.

Handbook of Electrical Engineering, op. cit., hal. 1006. Researches on the Stability of Electric Power Systems, Central Research Institute of the Electric Power Industry, Japan, 1965. Japanese Electrotechnical Committee, Standard Voltage, JEC-I58, Denki Shoin,

1970; Publications 38, International Electrotechnical Commission, Fourth Edition, 1967. JEM-1090 (1964) and Letter Symbols for Switchgears and Controlgears, JEM-11l5 (1971), Japan Electric Machine Industry Association. Recommendations on Insulation Coordination at Power Ststions and Substations, Central Research Institute of the Electric Power Industry (1969). Application of Surge Protection Equipment for Rotating Machines, Report No. 60025, Central Research Institute of the Electric Power Industry (Japan), 1960, hal. I 1. Report No. 19-2, Electrical Cooperative Research Association of Japan, 1963.

BAB

7.1

7.

GEDUNG.GEDUNG DAN FASILITAS PERLENGKAPANNYA

Macam dan Jenis Bangunan Atas-Tanah 7.1.1 Macam

Bangunan Atas-Tanah

Bangunan atas-tanah (superstructure) dari PLTA biasanya digolongkan menjadi bangunan induk dan bangunan perlengkapannya. Bangunan induk pada umumnya

terdiri dari:

(a) ruang turbin, ruang generator, ruang pemasangan (erection bay) dan ruang peralatan pelengkap; (b) ruang lemari (cubicle), ruang ril dan ruang transformator; (c) ruang panil hubung (switchboard), ruang rele, ruang peralatan komunikasi, ruang kabel, dan ruang batere; (d) kantor, gudang dan lainJain; sedang yang termasuk bangunan perlengkapan adalah: (e) bangunan untuk pekarangan hubung; (f) bengkel mesin, gudang penyimpanan, garasi dan gedung untuk penjaga; (g) bangunan pengontrol bendungan dan pintu pengambilan; (h) perumahan, fasilitas kesejahteraan dan lainlain. 7.1.2

Jenis Bangunan Atas-Tanah

Bangunan atas-tanah pada umumnya digolongkan sesuai dengan struktur bagian atasnya dan letak ruangan generator di dalam bangunan induk, jenis kran yang dipakai, dan lainJain, sebagai berikut: (a) Gedung sentral pasangan-dalam (indoor): di sini (lihat Gbr. 69) pemasangan generator, ruangan pemasangan (penyetelan) dan kran-berjalan ditempatkan di dalam

bangunan sentral. Tingginya ruang generator ditentukan oleh tingginya kran dan tinggi-angkat dari generator. Ada dua jenis pasangan-dalam, yaitu dengan satu lantai dan dengan dua lantai. Perbedaan di antara keduanya adalah apakah generator didukung oleh suatu konstruksi di mana di bawahnya dipasang turbin atau oleh lantai lainnya.

Gedung sentral pasangan setengah-luar (semi-outdoor): di sini (lihat Gbr. 70) generator dan ruang penyetelan diatur di dalam bangunan sentral, sedangkan kran untuk menghimpun (assembling), biasanya jenis portal (gantry), dipasang di luar' Pembongkaran dan pemasangan peralatan dilaksanakan dengan perantaraan sebuah lubang di bagian atas ruang generator dan ruangan penyetelan. Dalam beberapa hal, pekerjaan pembongkaran dan pemasangan dilakukan di dalam sebuah bangunap sementara yang ada di luar gedung, agar tidak perlu mengadakan ruang pemasangan di dalam. Hal ini lebih menguntungkan apabila biaya pembuatan bangunan di sebelah jenis atas lebih mahal dari pada penggunaan dengan kran jenis portal ataupun kran jangka waktu yang biasa. Jenis pasangan setengah-luar lebih menguntungkan karena

(b)

t02

Bab

7.

Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya

a.rso

J-

ro.oso

Ruang Lemari RuaDg Geoerator

Ruang Lemari Pemakaian Sendiri

Sistim Minyak Tekan

r

3E8.500

Mesin Pembantu

Gbr.

59

Gedung Sentral Pasangan Dalam.

90 t _ Kran

fransformator Utama EL.238

15t

Tabir

EL.192,0 Kabel Tenaga dan Ril Terbungkus Plntu Ambil Air EL.154,0 E'L.129,0

EL.100,0 Ruang Mesin Pembantu

Gbr.

70

Gedung Sentral Pasangan Setengah-Luar.

pembangunannya yang lebih pendek. Tetapi sebaliknya jenis ini merugikan karena pekerjaan tidak akan dapat dilaksanakan sesuai dengan rencana, terutama di daerahdaerah yang banyak hujan dan salju. (c) Gedung sentral pasangan-luar (outdoor): jenis ini tidak mempunyai bangunan lainnya di sebelah atas lantai generator; bangunan bagian atas ditutup dengan pelat baja atau beton. Pada jenis ini, keuntungan dan kerugian dari jenis pasangan setengah-luar dapat lebih jelas dibedakan. (d) Gedung sentral bawah-tanah (under ground): di sini (lihat Gbr. 7l) bangunan induk dari gedung sentral dibuat di bawah tanah. Jenis ini dipakai apabila pelaksanaan pembuatan bangunan utama sangat sukar atau tidak ekonomis karena keadaan topo-

1.2

Ruang-Ruang di Dalan Gedung Sentral

103

Bentaugan

EL 5t6.500

EL

574.000

Ruang Generator

EL 566.500 Tangki Minyak Tekan

r-

1.800

EL 566.500

4.150

3.200

EL 562.000

I

EL 568.000

EL

553.500

EL

551.500

EL 553.151 LWL (O

-

0 m3is)

EL 549.500

EL 545.200

Gbr.

7I

Gedung Sentral Bawah-Tanah.

grafis (sangat curam) atau karena tanah untuk pondasi sangat lunak; apabila secara teknis dan ekonomis lebih-menguntungkan karena dapat memperpendek pipa pesat atau untuk menggunakan tinggijatuh yang besar dengan saluran keluar yang panjang; apabila diperlukan untuk kepentingan keindahan pemandangan atau untuk menyembunyikan PLTA dari serangan perang; atau apabila diperlukan tinggi hisap (suction head) yang cukup pada PLTA dipompa.

7,2

Ruang-Ruang di Dalaru Gedung Sentral t

7.2,1 Ruang Turbin, Ruang Generator, Ruang Pemasangan dan Ruang

Peralatan

Pelengkap Turbin

Yang dimaksudkan dengan ruang generator adalah lantai dekat turbin yang diperlukan untuk pemasqlgan, pemeliharaan dan, operasi generator dan ruangan di atasnya di mana dipasang kran-berjalan. Untuk gedung sentral dengan dua lantai, ruang bawah yang dekat dengan turbin disebut ruangan turbin. Oleh karena ruang turbin dan ruang generator mengambil tempat yang terbesar dalam gedung sentral, maka harus diusahakan agar dimensinya dibuat sekecil mungkin sehingga dapat mengurangi luas dan besarnya gedung tersebut, tanpa mengabaikan jarak antara mesin-mesin utama dan metoda pemasangannya. Pada jenis pasangan-dalam ruang pemasangan pada umumnya dibuat sama tinggi dengan jalan masuk sedang pada jenis setengah-bawah-tanah atau jenis bawah-tanah dibuat sama tinggi dengan ruang generator. Ruang pemasangan selalu ditempatkan berdekatan dengan ruang generator. Harus diperhatikan pula tersedianya ruangan yang cukup luas untuk pemindahan

104

Bab

7.

Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya

bagian-bagian mesin yang berat pada waktu pemasangan dan pembongkaran, dengan memperhatikan daerah kerja dari gerakan kran. Ruangan untuk mesin pelengkap perlu mendapat perhatian pula mengingat akan adanya kadar kelembaban yang tinggi,

misalnya dengan membuat konstruksi dinding rangkap, ventilasi, dan parit-parit dengan kemiringan yang cukup.

7.2,2

Ruang Transformator dan Ruang Ril

Dalam keadaan yang tak dapat dihindarkan karena gangguan suara dan keadaan geografis, kadang-kadang transformator utama ditempatkan di dalam gedung sentral. Dalam hal ini, perlu diadakan dinding pemisah dengan transformator tersebut untuk mencegah menjalarnya gangguan yang terjadi, atau pemadam api dengan sistim semburan air. Sakelar, pemutus beban, PT, CT, dan lain-lain, diatur di dalam lemari yang dipasang dalam suatu ruangan tersendiri atau dalam sebagian ruang generator bersamasama dengan ril untuk generator.

7.2.3 Ruang Meja Hubung, Ruang Rele,

Ruangsn Peralatan Komunikasi dan Ruang

Kabel

Ruang meja hubung dan ruang rele diatur berdekatan dengan turbin dan generator. Jika penjaga selalu menetap, maka perlu diperhatikan adanya penerangan, peredaran udara, penahanan suara dan cahaya yang cukup. Untuk ruang rele dan ruang peralatan komunikasi perlu diperhatikan temperatur ruangan dalam keadaan operasi; jika perlu harus dipasang pesawat pendingin. Ruang kabel diletakkan di bawah ruang meja hubung; tinggi ruangan ini harus lebih besar

dari

7.3

1,8 m.

Kran Untuk membongkar dan memasang turbin air, generator dan transformator, dipasang kran gerak (travelling crane) di sebelah atas pada jenis PLTA pasangandalam atau bawah-tanah; padajenis pasangan setengah luar atau pasangan-luar dipasang kran portal (gantry crane). Dalam beberapa hal perlu ditambah pula kran kecil yang terpisah untuk mengangkat onderdil. Kapasitas dari kran ditentukan oleh berat bagian mesin yang harus diangkat pada waktu pemasangan dan pembongkaran; biasanya muatan maksimum ditentukan oleh rotor dari generator. Batas tinggi pengangkatan ditentukan demikian rupa sehingga kran dapat mengangkat dan memindah rotor dari generator dengan tidak ada kesukaran. Batas pengangkatan yang terrendah ditentukan oleh tinggi yang diperlukan pada waktu pembongkaran mesin turbin. Kecepatan mengangkat dan memindah dari kran pada umumnya lebih lambat dari pada yang biasa dipakai di pabrik. Tabel 21 menunjukkan standar kran di Jepang dengan kecepatan rendah.l) Untuk mempertinggi efisiensi kerja, biasanya kran dilengkapi pula dengan alat pengangkat kecepatan tinggi (3-5 ton). Dalam hal beban maksimum yang diangkat melebihi 300 ton, efisiensi kt:rja dapat dipertinggi dengan memasang dua unit kran. Hal ini tergantung pada rencana kerjanya dan jumlah mesin utama. Dua kran tersebut dapat digabungkan menjadi satu untuk mengangkat perala-' tan yang berat. Untuk keperluan ini biasanya disediakan balok-balok angkat. Karena kran portal sangat dipengaruhi oleh tekanan angin, maka kran ini harus diikat kuatkuat pada waktu tidak dijalankan.

7.3 k

a

! E

o

L

x> : ,rz zv

a

105

Kran

i.) ln

n,at'rjorrhoooQo o.l(?r€Ivn

q (da d.=

tr

c!

JI d L

c.t N N c.t N N (\l N N B!. ooooooooooQQ

ru

(\1

8E

6t

c'.r

V-

Ec! o

&

o

sa

tr (n J( (l L o

c se

() FE BE

c.t Gl c.t c.r

hr

ci h r, ririg:

R

oooooooooooa

v-

6 6l

a

6)

o ta

o 6l

x6 I

6J

a tr

D C)

Ea

\arr)r rl virjrjr-'OOOr

sa

(g rrl v Bts vf,ro.o

tsE v-

6!

I

raOeO 6la.)

--a.l

\o \o \o t t + cn ci oioico

,j(

E*

o0 6! a o h

d

tr se

6t

E

qt

a

zv

v FE 8E

F-r-OTaTaOOOOOQO GlNCqmcqrcra

CO$rr1 €tr.}C.lr)rO\O\oo '

v-

"jjj

N o !

ct

ti

tr d

HEa (gkE

o o o.t c..l c.l N ...1 ol tf t r+ $ a.l c.l N a.l c.! c{ o,l C{ N N N N

Ev" JJJJJJJJJJJJ --dd

o

G)

$"

BSa

aa

cd (dhnOOOOOOOQ c.l c.l dr c.r s H cl !Rl

fif"

oo

dd )rI

raohooooooooo

A

a

3{'

-NN("ltrA\O@ONv.)O

H-i6l

Bab

106

7.

Gedung-Gedung dan Fasilitas Perlengkapannya

7.4 Sistim Penyediaan Air dan Drainasi 7.4,1 Sistim Penyediaan Air Penyediaan air di dalam gedung sentral terdiri dari pada penyediaan air untuk pendingin, untuk air minum, dan untuk berbagai keperluan lain. Air minum diambil dari saluran air minum, atau dari bak saringan yang mendapatkan airnya dari pipa pesat, atau dari selokan keluar yang dipompa. Air untuk berbagai keperluan lain diambilkan dari air sistim pendingin, sedangkan air untuk pemadam api terutama diambil dari pipa pesat.

7.4.2 Sistim Drainasi Kebocoran air dari dinding bawah tanah di dalam gedung sentral, dari turbin, dari pipa air pendingin dan sebagian dari peralatan pendingin, dialirkan ke dalam suatu bak kecil di bagian paling bawah gedung sentral melalui parit sisi atau pipa drainasi (drainage). Kemudian air tersebut dipompa ke atas sampai suatu ketinggian tertentu yang lebih tinggi dari pada tinggi permukaan air banjir. Kapasitas debit pompa dipilih 24kali aliran air maksimum yang diharapkan masuk ke dalam bak penampung tersebut di atas. Bak ini harus mempunyai kapasitas yang cukup sehingga pompa dapat dijalankan secara teratur setiap 30 menit sekali, dan sehingga air tidak akan meluap ke ruangan atas, walaupun ada gangguan sumber tenaga selama satu jam. Biasanya untuk keperluan ini dipergunakan 2 unit pompa, satu untuk keperluan sehari-hari dan satu lagi untuk cadangan. Pompa ini dijalankan secara otomatis dengan perantaraan suatu pelampung untuk mengetahui tinggi permukaan air, Sebagai cadangan bila terjadi gangguan pada sumber tenaga, dipasang pula pompa jet' Dalam hal tinggi efektif kurang dari 40 m, sebaiknya pompa jet tidak dipergunakan, sehingga perlu dipergunakan jenis pompa yang lain.

7.5 Pemadam Kebakaran Api yang biasa, api karena minyak, dan api karena listrik adalah jenis-jenis api yang umumnya timbul di dalam gedung sentral. Untuk mengatasi kejadian ini, perlu dipasang fasilitas dan peralatan pemadam kebakaran yang sesuai, yaitu yang mudah digunakan dan efektif. Hal terakhir mengingat akan adanya isolasi dan korosi dari peralatan listrik, pengaruh kejutan listrik pada manusia, pemeliharaan alat pemadam kebakaran, dan lain-lain. Contoh fasilitas pemadam kebakaran diperlihatkan pada Tabel 22. Untuk generator, pada umumnya dipakai pemadam kebakaran dengan COr. Kadang-kadang dipasang pemadam kebakaran dengan semburan air untuk transformator pasangan-dalam'

7.6

Penerangan Jepang, syarat minimum untuk penerangan (illumination) di dalam gedung sentral dispesifikasikan dalam standar.2) Pada umumnya, intensitas penerangan seperti yang diperlihatkan dalam Tabel 23 dapat diterima. Lampu fluoresen diutamakan pemakaiannya pada penerangan di dalam ruangan, terutama untuk penerangan langsung. Tetapi untuk ruang meja hubung, untuk mencegah pantulan sinar dari instrumen pada mata operator, penerangan tetap (fixture) paling tepat. Penerangan tidak-langsung atau setengah tidak-langsung dapat pula dipakai. Untuk ruangan

Di

7.6 Penerangan Tabel

22.

t07

Contoh Peralatan Pemadam Kebakaran untuk PLTA

Jenis Kebakaran

Obyek

Peralatan Pemadam Kebakaran 2.

Pipa Air (Hydrant) Semburan Bubuk (Powder Spray)

3.

Alkali-Asam

1.

Pasir Semburan Bubuk Semburan Gelembung

1.

Kelas A

Kantor

(biasa)

Minyak Isolasi, Minyak Turbin, Minyak Ringan, Minyak Berat,

Kelas B (karena minyak)

2. 3.

(Bubble Spray)

Bensin

Peralatan Listrik, Ruang Panel Hubung

Kelas C

Tabel

Dalam/Luar

23.

1. 2.

Semburan Bubuk

Klorida Arang (Carbon)

Contoh Rekomendasi Intensitas Penerangan

Tempat yang Diberi Penerangan

Gedung

Ruang Panel Hubung

Penerangan (Lx)

Mendatar pada Meja

30G-700

Tegak pada Panel

200-500

20-30

Lampu Darurat Ruang Rele dan Ruang Peralatan

Mendatar

Ko.nunikasi

Tegak

Gedung

Ruang Generator

150

200-500

Kantor Dalam

r00-300

Di Lantai

100-200

Permukaan Atas Tudung Generator

150-200

Ruang Turbin Air, Ruang Mesin Pembantu, Ruang Kecil, Ruang Ril

100

Ruang Batere, Ruang Penyediaan Listrik Pembantu, Ruang Transformator, WC

50

l0-20

Tangga, Lorong-Lorong

57, darijumlah flux Lampu Darurat Umum

cahaya pada kerja

normal Tempat sekitar Peralatan

Luar Gedung

Lampu Sorot pada Transformator dan Peralatan Hubung Penerangan Halaman

20

30-50

2-5

108

Bab

7.

Gedung-Gedung dan Fasilins Perlengkapannya

generator, karena langitJangitnya tinggi dipakai lampu fluoresen air raksa, yang kadang-kadang dilengkapi pula dengan lampu fluoresen pada dinding untuk memperbesar efek warna. Dalam hal ini perlu diperhatikan pemeliharaan dari lampuJampu tersebut. Untuk penerangan luar dipakai lampu fluoresen atau lampu pijar; lampu fluoresen air raksa dipakai untuk daerah yang luas. Dalam sistim penerangan ini penerangan untuk peralatan tertentu dipakai bersama-sama dengan penerangan menyeluruh. Untuk pekerjaan pada waktu malam perlu pula ada lampu-lampu inspeksi di tempat-

tempat tertentu. Rangkaian listrik untuk lampu-lampu darurat dipisahkan dari rangkaian untuk penerangan biasa. Lampu-lampu ini menyala secara otomatis (oleh sumber tenaga arus searah) pada saat pelayanan dari sentral terganggu; untuk ini dipakai lampu fluoresen arus searah atau lampu pijar. Kapasitas minimumnya harus cukup, sehingga dapat dihindarkan kesulitan pada waktu operasi darurat dan guna laluJintas operator di dalam ruang mej6 hubung, ruang mesin, Bang dan tangga.

7.7

Ventilasi dan Pendinginan Pada gedung sentral pasangan-dalam atau pasangan setengah-luar, panas yang dipancarkan oleh peralatan listrik sebagian besar dikeluarkan melalui jendela, serta pipa-pipa ventilasi alamiah dan ventilasi paksaan. Karena ruang turbin dan ruangan mesin pembantu biasanya ada di bawah tanah, kelembabannya tinggi sehingga peralatan cepat rusak oleh noda dan karat, atau karena semakin rusaknya isolasi. Karena itu cara ventilasi yang tepat sangat perlu ditentukan. Pada PLTA bawah tanah, untuk mencegah adanya kenaikan temperatur di dalam ruangan oleh pancaran panas dari peralatan, untuk menghilangkan embun dan unluk mengeluarkan asap rokok, diadakan ventilasi paksaan dengan tekanan atau pendinginan udara. Untuk ruang peralatan komunikasi, dalam banyak hal pendinginan (air conditioning) bertujuan agar peralatan tetap dapat berfungsi dengan baik.

7.8 Sistim Penyediaan Tenaga untuk Peralatan Pembantu Oleh karena banyak macam peralatan pembantu di dalam gedung sentral, perlu diperhatikan betul-betul bahwa penyediaan tenaga untuk peralatan pembantu juga tersedia dalam keadaan darurat. Untuk maksud ini, maka: (1) jika dapat diperoleh penyediaan tenaga dari sistim lain, perlu diadakan sambungan jaringan distribusinya pada sistim ini ; (2) dipasang generator mesin diesel atau generator dari mesin turbin air kecil untuk keperluan tersebut di atas; (3) generator mesin diesel untuk bendungan PLTA dipakai juga untuk keperluan

di atas;

(4)

jaringan distribusi disambung dengan sentral lain. Di antara beberapa cara ini dapat dipilih carayang paling menguntungkan sesudah diselidiki biayanya dan mudahnya pemeliharaan.

7.9

Referensi

1)

2)

Dalam Bab 7 ini digunakan referensi terhadap karya-karya tulis berikut ini: Low-Speed Overhead Travelling Cranes, JIS-8801, Japanese Standards Association. Recommended Intensity of lllumination,J[S-Z-9110, Japanese Standards Association.

BAB

8.1

8.

PEMBANGUNAN DAN PEMASANGAN MESIN

Persiapan Pembangunan Pembangunan pusat listrik tenaga air biasanya dilaksanakan dengan urutan sebagai

berikut:

(1) Menyelesaikan formalitas yang dipersyaratkan oleh pemerintah negara yang bersangkutan.

(2) Penyelidikan dan perundingan mengenai hal-hal yang berhubungan dengan pembangunan dan ganti rugi. (3) Pembangunan prasarana yang diperlukan untuk pekerjaan pembangunan. (4) Penyusunan kontrak dan pelaksanaan pekerjaan sipil. (5) Pembelian mesin-mesin utama dan peralatan Iainnya. (6) Memulai pekerjaan teknik sipil dan pelaksanaan pembangunannya. (7) Pemasangan mesin-mesin dan peralatan lainnya. (8) Percobaan operasi (dengan air). (9) Mulai operasi komersiil. Agar pelaksanaan pembangunan dapat diselesaikan dengan lancar dalam waktu yang telah ditentukan, studi yang cukup dan pengertian yang sempurna dari setiap tahap tersebut di atas sangat diperlukan. Keadaannya tidak sama untuk setiap negara. Di Jepang, misalnya, formalitas utama yang diminta adalah izin pelaksanaan hak memakai air berdasarkan Undang-Undang Sungail) dan Undang-Undang Perusahaan Listrik,2) serta izin pelaksanaan rencana konstruksi. Oleh karena dalam tahun-tahun terakhir ini perundingan mengenai ganti-rugi tanah cenderung untuk menjadi semakin sulit, penyelidikan pendahuluan sangat diperlukan. Di Jepang biaya ganti-rugi tanah ini dapat mencapai jumlah 15l dari seluruh jumlah biaya pembangunan. Prasarana yang diperlukan, misalnya, adalah jalan, fasilitas penyediaan tenaga dan bangunan sementara lainnya. Semua ini harus dapat diselesaikan pada saat pekerjaan pembangunan PLTA akan dimulai. Pembelian dan pemasangan mesin-mesin utama dan

peralatan lainnya akan diterangkan secara terperinci dalam bagian berikut ini.

8.1.1

Beberapa Cara Pemasangan Mesin dan Peralatan Lainnya

Ada empat cara pemasangan mesin-mesin utama dan peralatan lainnya:

(l)

Perusahaan listrik sendiri yang melaksanakannya dengan bantuan teknisi dari

pabrik.

(2) Dilaksanakan oleh suatu perusahaan yang mengkhususkan diri dalam pemasangan mesin dan peralatan lainnya. (3) Pabrik yang membuat mesin-mesin dan peralatan yang melaksanakan pekerjaan pemasangan tersebut. (4) Pemborong pekerjaan sipil yang akan melaksanakan pekerjaan pembangunan PLTA yang bertanggung jawab atas pekerjaan pemasangan ini. Dalam hal (3) dan (4) pemborong utama atau pabrik seringkali mempunyai

110

Bab

8.

Pembanguan dan Pemasangan Mesin

hubungan tersendiri dengan perusahaan yang khusus melayani pemasangan mesin dan peralatan, dan perusahaan ini yang melaksanakan pekerjaan pemasangan yang sebenarnya. Namun, sistim manapun yang dipilih dari keempat cara tersebut di atas, pengiriman teknisi dari pabrik tetap diperlukan. Jika perusahaan listrik sendiri mempunyai tenaga ahli dan pekerja dalam jumlah yang cukup banyak serta peralatan yang memadai untuk pekerjaan pemasangan, maka cara (l) adalah yang paling menguntungkan. Keuntungan memasang sendiri adalah bahwa perusahaan dapat melatih teknisi-teknisinya. Meskipun demikian, biasanya sulit untuk memanfaatkan personil dan peralatannya secara efektif, sehingga pada waktu ini cara tersebut tidak umum dilaksanakan. Dewasa ini cara (2) dan (3) paling lazim dipakai. Cara (3) menjadi semakin luas diterapkan; kontrak seperti ini disebut kontrak gunting-pita (turn-key contract). Pemasangan mesin-mesin pembantu dan bermacam-macam pekerjaan konstruksi yang kecil dapat dikerjakan dengan cara (l) sampai (4), tergantung pada keadaan alam dan waktu penyelesaian dari masing-masing pekerjaan. Pengetanahan dikerjakan dengan cara (4), sedang pekerjaan hamparan kabel dikerjakan dengan cara (1), (2) atau (3).

8.1.2

Pembelian Mesin dan Peralatan Lainnya

Untuk pembelian mesin, peralatan dan material, perusahaan listrik yang bersangkutan pertama-tama menyiapkan terlebih dahulu spesifikasi pembelian, dan mengumpulkan nama-nama pabrik yang sekiranya dapat memenuhi spesifikasi tersebut. Spesifikasi pembelian harus menyebutkan dengan jelas faktor-faktor perencanaan, syarat-syarat konstruksi, syarat-syarat garansi, macam dan jumlah onderdil yang diperlukan, jadwal kerja, dan sebagainya. Untuk mesin-mesin dan peralatan perlu dibuat diagram rangkaian tunggal, tata-ruang mesin, dan sebagainya. Jika pabrik telah ditentukan, pembeli harus membicarakan sekali lagi dengan pabrik yang bersangkutan perincian lengkap dari spesifikasi yang telah diberikan. Pabrik harus mendapat persetujuan dari pembeli mengenai semua gambar yang diperlukan sebelum barang mulai dibuatnya. Gambar-gambar yang telah disetujui dinyatakan demikian (approved drawings). Biasanya pembuatan turbin air dan turbin yang dapat dibalik menjadi pompa dimulai sesudah didapat penegasan bahwa apa yang dibuat sesuai dengan apa yang disebutkan dalam spesifikasi; penegasan ini baru dapat dilakukan sesudah pabrik melaksanakan pengujian model dengan hasil sangat memuaskan. Untuk pipa lepas, pipa-pipa pembuangan (drain) dan lainJain yang ditanam di dalam pondasi beton, gambar-gambarnya harus diserahkan kepada pembeli untuk mendapatkan pengesahan. Pabrik harus membicarakan tentang cara-cara pemasangan, waktu yang diperlukan dan proses pekerjaan dengan pemborong pekerjaan sipil, karena alat-alat tersebut sangat erat hubungannya dengan konstruksi bangunan sipil.

8.2

Jadwal Pembangunan Waktu yang diperlukan untuk pembangunan PLTA biasanya ditentukan baik oleh waktu yang diperlukan untuk pembangunan pekerjaan sipil, maupun oleh waktu yang diperlukan untuk membuat, mengangkut dan memasang mesin-mesinnya. Namun, dalam banyak hal faktor yang pertama lebih banyak menentukan dari pada yang kedua. Waktu yang diperlukan untuk penyelesaian pekerjaah sipil mungkin akan berbedabeda berhubung dengan keadaan meteorologinya, keadaan sungainya, jenis dan besarnya bendungan serta panjangnya saluran-saluran air. Untuk ini diperlukan waktu

8.

3

Prasarana

Pembangunan

1l I

tiga sampai empat tahun. Dari semua mesin, turbin dan generator memerlukan waktu pembuatan yang paling lama, biasanya antaru 12-15 bulan. Sebagai contoh dapat disebutkan bahwa pembuatan turbin dengan kapasitas lebih dari 100 MW, atau turbin yang dapat dibalik menjadi pompa (reversible pump-turbine), memerlukan waktu l8 bulan. Waktu yang diperlukan untuk membuat mesin pada umumnya tergantung sebagian besar oleh kecepatan kerja pabrik.

Waktu yang diperlukan untuk turbin dan generator

pemasangan

t1

dapat berubah-ubah tergantung pada macam turbin, kapasitasnya, jumlah unit, cara pemisahan dan pengangkutannya, serta cara pemasangannya di tempat. Contoh jadwal diperlihat-

13

?

t2

a lt le

a10 @

kan dalam Gbr. 72. Jumlah hari

1c d

tersebut dalam gambar adalah jangka

Ea

A

waktu yang diperlukan mulai dari

d a' 6

permulaan pemasangan rumah turbin sampai penyelesaiannya, disusul dengan percobaan operasi dan sampai dimulainya operasi penjualan

e6

il

tenaga. Gbr. 73 menunjukkan contoh

1.000 2.000

5.000

10.000

2o.0oo

50.000

kwiy'?7 untuk I Uoit

jadwal pemasangan mesin-mesin, seperti turbin, generator, transformator dan meja hubung.

Beton sekitar pipa lepas dari sebuah turbin merupakan bagian dari pekerjaan pondasi untuk gedung PLTA; karena itu pipa lepas biasanya dipasang beberapa bulan sebelum turbin itu sendiri dipasang. Jangka waktu pemasangan transformator utama berbeda-beda, tergantung dari

Gbr.72

Lamanya Pemasangan Fasilitas PLTA.

cara pemisahan bagian-bagiannya dan cara pengangkutannya. Karena itu sangat perlu ditentukan lebih dahulu apakah transformator akan diangkut sebagai mesin yang sudah dipasang atau yang terpisah-pisah, sesudah dipelajari keadaan jalan, kemampuan

jembatan, ukuran terowongan, dan lain-lain. Pada umumnya dapatlah dikatakan bahwa jangka waktu pemasangan transformator utama kadang-kadang sangat besar pengaruhnya terhadap jangka waktu pemasangan PLTA secara keseluruhan, walaupun bagian-bagiannya dipasang di tempat. Pemasangan peralatan gardu induk pasangan-luar, meja hubung, lemari hubung, dan peralatan pembantu lainnya harus direncanakan terlebih dahulu dengan mengingat proses berlangsungnya pekerjaan sipil, sehingga dengan demikian jadwal para pekerja pemasang dapat dibuat seimbang. Jika ada dua unit atau lebih yang akan dipasang, maka pemasangarl bagian-bagian

mesin yang langsung berhubungan dengan pekerjaan beton (misalnya, pipa lepas, rumah turbin dan lain-lain) dapat dilaksanakan secara berturut-turut atau bersamasama. Dengan demikian, maka pemasangan, penyetelan dan operasi percobaan dari mesin-mesin berikutnya akan tertunda 1-2 bulan.

8.3

PrasaranaPembangunan Pelaksanaan pembangunan

PLTA memerlukan beberapa macam bangunan atau

n2

Bab

8.

Pembanguan dan Pemasangan Mesin

I

l--]-

PeDBrt.o (CeDterirg)

llF*

SiltiD Minyrk Hidrolik

(Shinsiog).

|f, x.b.l Pekerieel

ll

E

Peoyetelu

E

Bstse

Penguiian Stetir dal Peyetela! I

Peuguiirn

Gbr.

73

Contoh Jadwal Pemasangan Peralatan PLTA.

fasilitas sementara, seperti tenaga listrik, alat pengangkut (conveyor), komunikasi, bengkel mesin, gudang, kantor dan asrama. Bangunan-bangunan yang nantinya akan tetap dipakai sesudah pembangunan selesai, sebaiknya dibangun lebih dahulu. Jenis dan besarnya fasilitas sementara bermacam-macam, tergantung pada letak dan besarnya

PLTA.

8.3.1

Prasarana Tenaga Listrik

Prasarana tenaga listrik untuk pelaksanaan pembangunan dapat ditentukan sesudah diketahui motor-motor yang digunakan selama pelaksanaan pekerjaan, waktu pelayanan dan jangka waktunya. Kapasitas tenaga yang diperlukan, jumlah unit dan penjadwalan kapasitas dapat ditentukan sesuai dengan kemajuan pelaksanaan pekerjaan. Jumlah kapasitas tenaga yang diperlukan untuk beberapa PLTA diperkirakan sebesar 40'60% dari jumlah tenaga dari motor-motor yang dipasang. Tenaga listrik yang diperlukan

kurang lebih 50 kWh untuk tiap m3 beton bendungan dan

100

kwh untuk tiap

m3

galian terowongan. Jika tenaga maksimum yang dibutuhkan untuk tiap bagian pekerjaan sudah diperkirakan, kemudian dapat ditentukan gardu induk, serta jaringan transmisi dan distribusinya. Kapasitas jaringan transmisi dan distribusinya lebih baik direncanakan sedikit lebih besar dari pada yang dibutuhkan, sehingga apabila rencana semula berubah menjadi lebih besar, maka jaringan ini masih dapat memenuhi kebutuhan. Juga lebih baik bila gardu induk direncanakan cukup luas sehingga dapat dipasang transformator tambahan apabila kelak beban bertambah. Oleh karena fasiiitas tenaga listrik ini hanya dimaksudkan untuk dipakai selama 2-3 tahun, maka rencananya harus dibuat sesederhana mungkin sehingga biaya dapat ditekan. Namun, fasilitas ini tetap harus dilengkapi dengan alat-alat pengaman yang sempurna, karena adanya gangguan pelayanan akan

8.

4

Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan

I

r3

mengakibatkan kesulitan dan tertundanya pekerjaan. Adanya cadangan sumber tenaga dalam bentuk generator diesel perlujuga, karena alat ini dapat bertindak sebagai sumber tenaga darurat untuk melayani pompa-pompa pengeringan, ventilasi, terowongan dan lampu.

8.3.2

Prasarana Komunikasi

Untuk memperlancar proses pengelolaan dan guna keamanan

pelaksanaan

pekerjaan sangat diperlukan fasilitas komunikasi antara kantor pusat dengan tempat pekerjaan, serta antara kantor, gudang, pusat pengangkutan, dan lain-lain, di tempat pekerjaan. Fasilitas komunikasi dengan gelombang mikro, gelombang pendek, telpon atau pembawa saluran (PLC; periksa Jilid II) dapat dipakai, baik selama pekerjaan pembangunan berlangsung, maupun kelak sesudah semua pekerjaan selesai. Untuk fasilitas komunikasi di lapangan pada umumnya digunakan telpon pembawa saluran (PLC) dengan memanfaatkan saluran distribusi yang ada. Di daerah-daerah di mana terdapat angin taufan yang dapat menimbulkan gangguan komunikasi, seringkali dipasang pula telpon yang dilengkapi dengan sumber tenaga darurat.

8.3.3

Bengkel Mesin

Karena pada waktu pekerjaan sudah selesai diperlukan alat-alat kerja untuk perbaikan dan pemeliharaan mesin-mesin, maka perlu pula dibangun suatu bengkel mesin selama berlangsungnya pelaksanaan pekerjaan. Bengkel mesin ini lebih baik direncanakan pula untuk dipakai guna keperluan pemasangan mesin-mesin di tempat pekerjaan. Peralatan dan mesin kerja yang perlu ada di bengkel mesin adalah mesin bubut, mesin bor, mesin gerinda yang dijalankan dengan motor, mesin gergaji, las listrik dan gas, serta satu set komplit alat-alat tukang besi. Akhir-akhir ini ada kecenderungan untuk tidak membangun bengkel mesin, karena pada umumnya perusahaan yang mengerjakan pemasangan mesin membawa sendiri alat-alat kerja yang diperlukan di atas ke tempat pekerjaan.

8.3.4 Lain-Lain Dari beberapa macam bahan, mesin dan peralatan yang dibawa ke tempat pelaksanaan pekerjaaan, mesin-mesin listrik biasanya sangat peka terhadap kelembaban udara. Karena itu perlu dibangun gudang penyimpanan tersendiri untuk menjaga agar barang-barang tersebut tidak basah. Kantor dan tempat tinggal dibangun sedikit demi sedikit sesuai dengan kemajuan pekerjaan serta kebutuhan akan tenaga kerja.

8.4

Alat-Alat Berat dan Prasarana Pengangkutan Pada waktu penempatan pesanan mesin-mesin dan peralatan untuk PLTA, pembeli harus menjelaskan kepada pabrik kapasitas pengangkutan secara terperinci, antara lain, kapasitas berat dan voluma angkut kereta api, jalan raya, jembatan dan terowongan

pada lintasan perjalanan; ini selanjutnya harus diperiksa dengan sangat saksama. Untuk dapat memperpendek jangka waktu pemasangan, mengurangi biaya pembangunan dan mempertinggi keandalan mesin-mesin, maka pemasangan mesin sebaiknya sebanyak mungkin dilakukan di pabrik. Mesin ini kemudian dibawa ke tempat pekerjaan dalam keadaan terpasang lengkap. Kadang-kadang eara ini masih lebih murah,

ll4

Bab

8. Pembanguan dan Pemasangan

Mesin

sekalipun untuk keperluan itu diperlukan perbaikan jalan, terowongan, jembatan, dan lain-lain. Di banyak negara pembatasan-pembatasan dijalankan secara ketat, sehingga perlu direncanakan pemisahan bagian-bagian mesin yang paling sesuai dengan keadaan pembuatannya. Namun, ada pembatasan voluma dan berat yang disebabkan karena terbatasnya kapasitas pelabuhan dalam hal besarnya dan kemampuan bongkarpasangnya. Oleh karena itu perlu dilakukan penyelidikan pendahuan dalam hal ini. Sesudah dibongkar dari kapal, mesin-mesin dan peralatan biasanya diangkut ke tempat pekerjaan dengan kereta-hela (trailer), atau truk; atau dengan roller jika jaraknya dekat. Jika kapasitas jembatan tidak begitu besar, jembatan ini perlu diperkuat terlebih dahulu, atau dibuat jalan sementara melalui sungai. Dalam banyak hal mungkin pula dipergnakan kapal. Jika setasiun kereta api sangat dekat dengan letak pelaksanaan pekerjaan, dan topografinya menguntungkan, mesin-mesin dapat diangkut dengan jalan membuat jalan kereta api baru sampai ke tempat pekerjaan. Pengangkutan dari alat-alat berat membutuhkan keahlian dan teknik yang tinggi; kadang-kadang pengangkutan berbahaya, sehingga karenanya diperlukan pengawasan yang cukup teliti dalam pelaksanaannya. Untuk mencegah terjadinya kecelakaan selama pengangkutan lebih baik dipakai jaminan asuransi.

8.5

Pemasangan Turbin dan Generator

8.5.1

UrutanPemasangan

Urutan dan cara pemasangan turbin dan generator mungkin banyak sedikit berbeda, tergantung pada keadaan gedung sentral, jenis turbin, poros (tegak atau mendatar), sistim pemasangan, kapasitas mesin, pemisahan bagian-bagian mesin pada waktu pengangkutan, dan lain-lain. Karena tidak ada perbedaan yang besar dalam hal-hal pokoknya, di sini akan diberikan contoh pemasangan turbin Francis dengan rumah (casing) dari pelat baja berbentuk silinder, yang berporos tegak, sebagai berikut: (l) Pemasangan antar-antar pipa lepas dan hubungan pengetanahan (grounding): pertama-tama dibuat galian untuk pondasi turbin; lalu, sebelum lantai beton dicor, pt"t-ptut dan kawat pengetanahan dipasang terlebih dahulu untuk kemudian ditanam di dalam beton. Tetapi kabel-kabel pengetanahan itu harus tersembul ke atas permukaan lantai beton agar dapat dihubungkan dengan mesin. Pada umumnya sukar untuk mendapatkan hubungan pengetanahan yang baik pada suatu PLTA. Karena itu

bendungan, saluran elak (diversion channel) dan gardu induk dipakai pula untuk pengetanahan disamping dasar pipa lepas sendiri. Sesudah lantai beton dicor, beton untuk antar-antar (liner) pipa lepas dicor sedikit demi sedikit sampai 3-4 kali, sementara kait untuk mengangkat mur-sambung tegang (turn buckle) guna memasang pipa lepas dan pasangan (htting) yang dipakai guna meluruskan pipa yang akan ditanam dicor bersama-sama dengan beton tersebut' Karena kran berjalan atas (overhead) biasanya sangat sulit dipakai untuk pemasangan antar-antat pengarah pipa lepas, maka dipakai kran kabel atau kran kerek ini. Sesudah tinggi titik pusat, tinggi lderrict< crane) yang sederhana untuk maksud permukaan dan jarak dengan mesin-mesin lainnya ditentukan dengan tepat, kemudian antar-antar pengarah pipa lepas dipasang kuat-kuat dengan dongkrak dan mur-sambung tegang sehingga tidak dapat bergerak lagi jika beton dicor. Juga sebuah penguat ditemlatkan di sebelah dalam antar-antar pengarah pipa lepas agar pasangannya kuat sekali. Beton untuk mengisi ruangan antara pondasi dan antar-antarnya dituangkan pusat dan sedikit demi sedikit (kurang lebih 3 kali), setiap kali dengan pemeriksaan titik beton, yang diisi dengan sukar pipa lepas pengarah attar-antar di bawah tinggi. Bagian

8.

5

Pemasangan Turbin dan

Generator

I 15

diisi kemudian dengan adukan encer (grout). Jika pengecoran beton untuk pipa lepas sudah selesai, kemudian dapat dicor pondasi beton untuk rumah turbin dan dinding bangunan sekelilingnya. Sesudah itu dapat dilaksanakan pembuatan tiang-tiang untuk gedung, tiang-tiang penyangga ril untuk kran dan atap gedung sentral. Kait-kait yang dipakai untuk pemasangan rumah turbin, untuk mengangkat tiang kran dan untuk pemasangan mesin-mesin pembantu; pasangan untuk meluruskan letak pipa lepas; ialuran air dan pipa drainasi; pipa untuk kabel penerangbn; pipa-pipa penyangga dan baut-baut angker untuk pemasangan peralatan pada dinding; semuanya harus terpasang lebih dahulu sebelum pengecoran beton dilakukan. (2\ Pemasangan rumah turbin: jika gedung sentral telah diselesaikan dan kran telah ditempatkan, pemasangan turbin dan generator dapat dimulai. Pertama-tama dipasang bagian atas dari pipa lepas yang berbentuk kerucut yang mempunyai flens (flange)

ini kelak akan dilas dengan bagian atas pipa lepas, setelah rumah turbin dipasang. Flens pipa lepas dan flens pipa penyambungnya harus dipasang dengan tepat. Kesalahan kecil pada pengecoran antar-antar pengarah pipa lepas dapat dihapuskan oleh adanya sambungan antara kedua flens tersebut. Cincin kecepatan (speed ring) dan rumah turbin dipasang di atas pondasi dasar beton. Karena flens rumah turbin disambung menjadi satu dengan cincin, maka keduanya dipasang pada saat yang bersamaan. Bila rumah turbin dipasang dengan las, maka perlu diadakan pengamatan terus-menerus terhadap pengaruh regangan (strain) yang diakibatkan oleh panas pengelasan tersebut; sementara pemasangan dan pengelasan dikerjakan' p,engamatan dan pengawasan terhadap perubahan ukuranpun harus selalu dikerjakan. lepas pada bagian bawahnya. Flens

Sesudah pekerjaan las selesai biasanya diadakan pemeriksaan radiografis dan pengujian

hidrolik. Jika rumah turbin telah dipasang selengkapnya, maka selanjutnya dapat dilakukan pemasangan tutup bawah rumah turbin, baling-baling antar, tutup atas rumah turbin dan penumpu (pedestal) bantalan. Penetapan letak rumah turbin dilakukan dengan baji-baji dan plat-plat baja yang diletakkan antara rumah turbin dan pondasi beton. Sesudah itu dipasang pipa-pipa yang akan ditanam di dalam beton dan disambung kawat-kawat tanah. Langkah berikutnya ialah mematikan letak rumah turbin dengan dongkrak dan mur-sambung tegang untuk mencegah perubahan letak disebabkan olehadanyagayaapung(buoyancy), tekanan luar dan gaya karena mengerasnya beton, serta memasang suatu penopang di dalam rumah t0rbin untuk mencegah

adanya perubahan bentuk. Jika semuanya telah selesai, beton dicor sedikit demi sedikit kurang lebih tiga kali, setiap kali diperiksa apakah terdapat penyimpangan letak pada rumah turbin. Rongga di bawah rumah dan cincin kecepatan yang sulit dicor, dicor kemudian dengan adukan encer. Sesudah beton selubung rumah turbin dicor sampai ke titik pusatnya, kemudian dipasang motor servo untuk baling-baling antar, dan dicor sisa ruangan antzta rumah turbin dan selubung beton dari rumah turbin, sambil dilakukan perletakan pipa-pipa yang akan ditanam di dalam beton tersebut. (3) Pemasangan generator.'rotor dan stator sebuah generator yang diangkut dalam keadaan terpisah, dihimpun kembali di sentral menurut cara tertentu. Dalam keadaan tertentu bagian-bagian stator juga diangkut dalam keadaan terpisah-pisah; jika kon-

struksi stator cukup sederhana atau kecil, hanya lilitannya saja yang dilepas dan diangkut terpisah. Di ruang pemasangan lilitannya dihubung-hubungkan menjadi kumparan. Dalam pengangkutan bagian rotor dilepasJepaskan sehingga bobot setiap bagian menjadi ringan, bergantung pada konstruksinya dan kemampuan pengangkutan. Pasangan susut (shrinkage fitting) dari poros utama dan'rangka penahan poros, pasangan susut antara rangka utama dan rangka samping serta plat sekat dipasang semuanya. Kemudian, kutub medan, hubungan dengan lilitan medan dan hubungan dengan

tt6

Bab

8. Pembanguan dan Pemasangan

Mesin

gulungan peredam diselesaikan sebagaimana mestinya. Juga cincin pengerem dan kipas angin dipasang. Pada mesin-mesin model baru porosnya tidaf merupakan satu kesatuan,

tetapi terdiri dari beberapa bagian yang disambung dengan flens dan baut di bagian dekat rangka samping. Setelah beton tempat mesin menjadi keras dan diratakan dasarnya, lalu dudukan stator bagian bawah, statornya sendiri dan dudukan atasnya ditempatkan menurut posisi tertentu; titik pusatnya ditentukan sesuai dengan kedudukan turbin yang telah dipasang lebih dulu. Permukaan bagian atas dari penumpu bantalan turbin merupakan referensi tinggi terhadap dudukan atas dan bawah; ketinggian ini diukur dengan

batang pengukur dari pabrik. Kemudian diletakkan alat sipat datar (level) pada permukaan dari dudukan bawah dan atas untuk mengetahui apakah permukaannya benar datar dan rata. Jika titik pusat, tinggi dan permukaan sudah betul, dasarnya dicor dengan beton dan dipasang baut angker. Jika beton telah mengeras, titik pusat generator dan turbin diperiksa kembali. Jika posisinya telah benar baut dipasang agar posisi ini tidak bergeser lagi. (4) Pemasangan rotor turbin, rotor generator dan pemeriksaan arah poros: mulamula penyokong (bracket) atas dan bawah dari generator, penahan bantalan turbin dan penutup atas dibuka. Kemudian rotor turbin dan poros utama yang telah dipasang menjadi satu dimasukkan, dilanjutkan dengan memasang penutup atas, dan bantalan antar (guide bearing) dan penumpu bantalan turbin. Setelah saluran air keluar diperiksa, kemudian dipasang bantalan turbin dan sekat kedap air (water seal packing). Untuk turbin Kaplan, penutup atas rotor yang telah dipasang jadi satu dengan rotor dan poros utama diangkat dengan kran dan ditahan oleh penutup atas. Setelah penyokong bawah dipasang, maka rotor generator diangkht dengan kran dan ditahan pada penyokong bawah dengan dongkrak; penyokong atas dan bantalan poros-dorong dipasang sehingga bobot rotor pindah pada bantalan ini. Cara pemasangan generator jenis payung urutannya berlawanan dengan cara ini. Selanjutnya dipasang bantalan antar atas atau bantalan sementara, sehingga arah poros dapat diperiksa dan ketidakseimbangan ar,tara tinggi bidang bantalan poros-dorong dan rotor dorong (thrust runner) dari bantalan utama dapat diatur dengan sempurna. Tinggi bidang bantalan poros-dorong ditentukan oleh berat bagian-bagian yang berputar (rotor turbin, rotor generator dan poros utama), pengaruh pada poros oleh tekanan air, pelegkungan penyokong atas (penyokong bawah pada generatorjenis payung) dan pengembangan poros utama karena kenaikan temperatur, sehingga rotor turbin tetap pada posisi yang normal ketika bekerja. Pada turbin Kaplan harus diperhatikan agar cincin pelepasan

air (discharge ring) tidak bersentuhan dengan baling-baling rotor turbin. Selanjutnya poros generator dan poros turbin disambung (pengatur baling-baling juga dipasang pada turbin Kaplan) dan diperiksa arah dan kelurusannya. Akhirnya setiap bantalan dipasang dan diberi minyak pelumas. (5) Pemasangan lain-lain: selanjutnya dipasang penguat (exciter), pesawat pendingin, saluran udara, platform dan alat-alat pelengkap lainnya. Kemudian dilaksanakan

pula pemasangan pipa-pipa dan penyambungan kawat-kawat. Bersamaan dengan kegiatan tadi dilaksanakan pula pemasangan pengatur aliran air masuk (inlet valve), pengatur kecepatan (governor), instalasi pompa minyak pelumas, serta saluran dan sistim drainasi. (6) Penyambungan turbin dengan pipa pesat: turbin dihubungkan dengan pipa pesat (melalui pipa ujungnya) sesudah pasangan beton selesai. Hubungan ini dilakukan dengan memasang pipa penyetel (adjustment pipe) pada ujung pipa pesat, sehingga panjang saluran dan titik pusatnya dapat diatur. Turbin dihubungkan dengan pipa ujung (end pipe) oleh flens pembongkar (dismantling flange). Karena itu turbin dan

8.

5

Pemasangan Turbin dan

Generator

ll7

pipa ujung tidak terkena oleh gaya-gaya lebih yang disebabkan oleh pemanjangan, pengerutan dan pemindahan, karena keduanya tidak berhubungan secara langsung. Kerapatan terhadap air dijamin oleh sekatan (packing) yang elastis. (7) Sistim tekanan minyak dan pembersihan: setelah dipasang pipa-pipa minyak dibersihkan. Minyak pembersih (flushing oil) atau semacam minyak turbin diisikan ke dalam tangki, dan dialirkan ke dalam saluran pipa yang dibagi ke dalam beberapa seksi dengan pompa minyak, sambil dipanaskan dengan alat pemanas listrik. Anyaman kawat dengan ukuran kira-kira 100-mesh dipasang di dekat ujung saluran pipa guna mengumpulkan kotoran. Sekali-sekali saluran pipa dipukul dengan palu selama pekerjaan pembersihan berlangsung untuk mempercepat keluarnya kotoran. Suhu minyak harus dijaga tetap pada kira-kira 50'C. Kotoran yang terkumpul pada anyaman kawat diperiksa untuk menilai proses pembersihan dan guna menentukan bila pembersihan ini harus dihentikan. Gbr. 74 menunjukkan susunan instalasi yang diuraikan di atas.

8.5.2 Hal-Hal

yang Perlu Diperhatikan dalam Pekerjaan Pemasangan

Turbin dan generator sudah dipasang lengkap di pabrik, dan di sana diadakan pemeriksaan dan percobaan. Setelah pasak-pasak (knock pins) dipasang dan tandatanda antara bagian yang berpasangan (mate marks) digores, kemudian dibongkar kembali dan dibawa ke tempat pemasangan. Pemasangan bantalan turbin dan generator harus dikerjakan dengan teliti. Bila ukuran ketelitian sebesar l/100 mm tidak terjamin, maka ini akan menimbulkan kebakaran dan kesulitan-kesulitan lain. Yang terpenting dalam pelaksanaan pemasangan adalah pemeriksaan dengan teliti titik pusat dan sipat datar (level) dari tiap mesin. Hal-hal berikut ini membutuhkan perhatian yang khusus: (a) Pengecoran beton pondasi dilaksanakan sedapat mungkin menyipat datar. Dalam hal mesin berporos mendatar, beton pondasi yang akan menahan beban turbin dan generator tidak boleh dicor berulang kali secara terpisah; bila demikian, permukaannya tidak akan tetap sipat datar sesudah bekerja bertahun-tahun karena beban yang bekerja berlainan dari tempat ke tempat. (b) Mesin-mesin dihubung-hubungkan dengan pertolongan tanda-tanda pasangan (mate marks) yang harus tetap tidak terhapus untuk mempermudah pembongkaran dan pemasangan kembali kelak. (c) Harus dijaga agar tidak memasang pipa tanpa melepaskan plat penutup ujung dan material pemeriksa lainnya. Perlu diperhatikan agar bubur beton (concrete milk) tidak masuk ke dalam tabung-tabung dan pipa-pipa yang terbenam.

(d) Pipa-pipa minyak, tangki-tangki, katup-katup dan alat-alat sistim tekanan minyak lainnya serta sistim pelumasan harus cukup bersih bagian dalamnya, sehingga karat, pasir dan kotoran lain tidak tertinggal di dalamnya. (e) Sementara pelaksanaan pemasangan berjalan, mesin-mesin dan perlengkapan diperiksa untuk melihat apakah antar-antar tidak bekerja abnormal, apakah perputaran cukup tercegah, apakah tidak ada bagian yang patah atau rusak, berlubang akibat pukulan, retak atau berkarat, dan yang terpenting adalah apakah ada hal-hal yang abnormal karena pengangkutan setelah diperiksa di pabrik. (f) Barang-barang yang berat memerlukan pelayanan yang khusus. Barang-barang tersebut harus diangkat dengan tali kawat yang tepat dan dengan menggunakan pinggiran pelindung yang baik. Harus diperhatikan pula titik berat barang pada waktu mengangkatnya. (g) Pengukuran sipat datar,

titik pusat dan titik-titik lain yang penting dilaksana-

118

Bab

8.

Pembanguan dan Pemasangan Mesin

Pengecoran Beton Sekitar Pipa Lepas

Pemasangan Penyokong Bawah, Pemusatan

Pemasangan Stator dan Penyokong Atas, Pemusatan

Pembongkaran Penyokong dan Tutup Sebelah Dalam

Penghimpunan Penyokong Sebelah Bawah

Pemasangan Tutup Sebelah Dalam

Penghimpunan

Penghimpunan

Penyokong Sebelah Atas

Bantalan Poros-Dorong

dan Poros-Turbin

Gbr.74 Urutan Pekerjaan

Pemasangan pada

PLTA'

kan oleh lebih dari dua orang secara terpisah untuk menghindarkan kesalahan oleh satu orang. (h) Biasanya sipat datar dengan ketelitian sekitar 0,02 mm dipakai sebagai patokan derajat sipat datar. Bagi suatu mesin besar sukar diperiksa derajat sipat datarnya secara keseluruhan dengan hanya mengukurnya secara lokal; karena itu dipakailah garis tepi yang lurus sebagai ukuran. Bila sipat datar air yang dipakai, perlu diperhatikan gerak perpindahan muka air, perbedaan suhu, dan gelembung-gelembung udara dalam tabung berhubungan.

8.

6

Pemasangan Kembali dan Pengeringan

Transformator

119

(i) Untuk mengukur ketegak-lurusannya, cara dengan menggunakan kawat piano seperti tertera dalam Gbr. 75. seringkali dipakai. Kawat piano yang dipakai berdiameter +0,3-0,5 mm dan harus lurus sekali. Unting-unting (plummet) dengan berat l5-20 kg cocok untuk kawat piano dengan diameter 0,3 mm, sedang unting-unting seberat 25-30 kg sesuai untuk kawat piano dengan diameter 0,5 mm. Minyak yang diisikan dalam cawan untuk menahan unting-unting harus tepat kekentalannya. Kawat piano harus terpisah dengan sempurna dari badan mesin, dan unting-untingnya B A, C, D

:

Permukaen Bantelan

Yang

SemPuroe

B : Batere R : Penerima F : Mikrometer G : Cawan Miayek O-E

Gbr.

75

:

Unting-Unting Kawat Piano

Cara Pemusatan.

dengan

tidak boleh :nenyentuh cawan. Sambil mengukur ketegak-lurusannya, perlu sekali diperhatikan arah angin, yang sangat mempengaruhi hasil pengukuran. Titik tengah poros mendatar mesin diukur dengan cara yang sama dengan pengukuran ketegak-lurusan. Pemasangan harus dilaksanakan dengan memperhatikan lenturan (ben-

ding) kawat piano, turbin air dan poros generator. Lenturan ini harus

dikoreksi. Pemeriksaan arah poros dikerjakan, baik oleh orang maupun oleh alat pemeriksa elektromagnetis. Pada kedua hal tersebut, permukaan bantalan porosdorong dan arah poros utama harus diperiksa dan distel dengan memutar poros utama perlahan-lahan. Piringan ukur-jarum (dial gauge) dipasang di tempat yang mudah dibaca dan yang cukup luas untuk bekerja. Tempat kedudukan pengukuran nomornya harus seragam, dan poros utama harus terpasang dengan kuat pada bantalan antar atas atau bantalan darurat untuk menghindarkan goyangan, sehingga pengukuran dapat dilak-

(j)

sanakan bebas dari getaran. (k) Celah diukur dengan cara memasukkan alat celah (gap gauge) ke dalam tempat yang diukur. Harus dijaga jangan sampai alat ukur celah itu patah atau merusak tempat yang diukur, dengan memasukkan alat ukur ini secara paksa.

8.6

Pemasangan Kembali dan Pengeringan Transformator

&6.1

PemasanganKembali

Di tempat pemasangan, transformator diperiksa kalau-kalau ada yang rusak waktu diangkut atau ada bagian-bagian yang lepas atau hilang. Sesudah batang atau bahan penguatan yang digunakan dalam pengangkutan dilepas, maka isiuya yaitu transformator dikeluarkan dan dipasang kembali. Dalam pemasangan kembali transformator, harus diperhatikan hal-hal berikut ini: (a) Kumparan harus ditangani secara hati-hati dan bahan isolasi tidak boleh diganggu-gugat dalam keadaan bagaimanapun juga.

(b) Baut-baut penahan harus diperiksa apakah sudah terpasang dengan kokoh atau belum. Harus diusahakan bahwa bagian dalamnya terkunci dengan baik. (c) Inti diperiksa, apakah sudah ditanahkan dengan sempurna dan apakah plat pengetanahan terpasang dengan baik atau belum. (d) Mesin harus diangkat dengan baik dan tali direntangkan dengan sudut kurang dari 60'. Bila tidak ada ruang pemasangan, maka pemasangan kawat penghubung dan

Bab

120

8.

Pembanguan dan Pemasangan Mesin

telminal terisolasi (bushing) perlu dilakukan bila cuaca baik. Untuk flens pemasang terminal terisolasi atau untuk tangki yang diangkut sebagai bagian yang terpisah, permukaan pembungkusnya harus rata dan halus; sebagai pengikat dipakai pita perekat yang baik; ikatannya harus keras. Tekanan 35-40\ sult:

cukup untuk penyumbat mika. Bila ikatannya melebihi angka ini, maka tekar::.pengikat akan naik dan elastisitasnya menurun.

8.6.2

Pengeringan

Bila transformator diangkut dalam bagian-bagian yang terlepas, maka tran:::-mator tersebut harus dikeringkan kembali dengan cara-cara berikut ini : (a) Cara pengeringan dengan menyemprot udara panas.' Cara ini mengeringi.:transformator dengan meniupkan udara yang dipanaskan oleh uap atau alat pema::.: listrik, dengan bantuan kipas angin. Meskipun pengerjaannya aman dan mudah. --:,: diperlukan waktu lama dan menyebabkan debu melekat pada mesin. Badan nls. dimasukkan dalam tangki transformator atau dalam peti kayu yang diberi lapisan r. di bagian dalamnya. Penutup dengan lubang udara sebesar 20/. dari luas penamF::r dipasang di atasnya. Pergeserannya diatur dengan suatu alat yang sesuai. Disarar-.i .:.untuk memasang saringan udara dan membuat tekukan-tekukan pada saluran uc:.-r untuk mencegah kebakaran akibat tiupan arus panas langsung. Alat pemanas l:i:-. 20kW dan alat peniup berkapasitas 12m3/menit cukup baik untuk transforn:::berkapasitas sampai beberapa MVA, dan pemanas 30 kw dan peniup berkapa, ;, 30 In3/menit untuk transformator berkapasitas 15 MVA. Setelah kipas angin dijalar:L;:. maka alat pemanas dipasang. Udara dipanaskan sehingga udara dalam saluran men.:::a suhu 80-90'C dan udara di ujung keluar mencapai 70'c, dengan mengatur lu:a_r_g udara' Pelaksanaan pengeringan ini berjalan siang malam. Sementara itu talu::.ur isolasi antara kumparan dan inti besi, serta antara kumparan tegangan tingg :r"r kumparan tegangan rendah diukur setiap jam tertentu dengan megger. Mula-: *; nilainya akan turun, kemudian naik dan menjadi hampir konstan; ini merupakao li-,i bahwa proses pengeringan dapat diakhiri. Kadang-kadang nilainya tidak akan :,-t , melebihi 300 Mo, yaitu bila transformator sudah pernah dicelup dalam minyak. :::*r hal ini tidak menjadi soal. (b) Cara pengeringan dengan listrik: Di sini sebuah kumparan dihubung-singk::t a,r dan tegangan rendah diterapkan pada kumparan yang lain, untuk memanfag--r r; hilang-daya yang ada untuk pengeringan. cara ini membutuhkan ketrampilan. Ba:.ar mesin ditaruh dalam peti yang sama seperti dalam hal pengeringan dengan udara p".-.r Mula-mula arus listrik sebesar kira-kira l/10 arus dasar (rated) dialirkan dan kernr:;r: dikontrol sedemikian rupa sehingga suhu kumparan dan inti besi menjadi 60--: : Arus listrik sebesar kira-kira 20-30% arus dasar biasanya sudah cukup. Bila:e:,ar:

tangki dipergunakan maka bahannya harus merupakan bahan isolasi panas. Drzia kekeringan yang diinginkan diputuskan dengan cara yang seperti pada (a) rersnti

di atas. (c) Cara pengeringan dengan minyak panas: Ini adalah variasi lain dan:rn:i pengeringan dengan listrik; pengeringan dikerjakan dengan tangki berisi m::",rrr Karena perbedaan suhu antara bagian dalam dan bagian luar kumparan kecil. r:,a,*,r cara ini lebih aman dari pada cara (b). Kelembaban dalam minyak dihilangkan dcrrrur saringan atau pompa hampa udara. (d) Cara pengeringan hampa udara: Cara ini adalah yang terbaik untuk rrrrgr ringkan transformator berkapasitas besar, karena tidak diperlukan waktu berhan-:*r. dan mesin dapat dikeringkan dengan sempurna. Cara ini sangat efektif bila mesin :--r,ria-

Bab

120

8.

Pembanguan dan Pemasangan Mesin

terminal terisolasi (bushing) perlu dilakukan bila cuaca baik. Untuk flens pemasang terminal terisolasi atau untuk tangki yang diangkut sebagai bagian yang terpisah, permukaan pembungkusnya harus rata dan halus; sebagai pengikat dipakai pita perekat yang baik; ikatannya harus keras. Tekanan 35-40f sudah

cukup untuk penyumbat mika. Bila ikatannya melebihi angka ini, maka tekanan pengikat akan naik dan elastisitasnya menurun.

8.6.2

Pengeringan

Bila transformator diangkut dalam bagian-bagian yang terlepas, maka transformator tersebut harus dikeringkan kembali dengan cara-cara berikut ini : (a) Cara pengeringan dengan menyemprot udara panas.' Cara ini mengeringkan transformator dengan meniupkan udara yang dipanaskan oleh uap atau alat pemanas listrik, dengan bantuan kipas angin. Meskipun pengerjaannya aman dan mudah, tapi diperlukan waktu lama dan menyebabkan debu melekat pada mesin. Badan mesin dimasukkan dalam tangki transformator atau dalam peti kayu yang diberi lapisan besi di bagian dalamnya. Penutup dengan lubang udara sebesar 20/, dari luas penampang dipasang di atasnya. Pergeserannya diatur dengan suatu alat yang sesuai. Disarankan untuk memasang saringan udara dan membuat tekukan-tekukan pada saluran udara untuk mencegah kebakaran akibat tiupan arus panas langsung. Alat pemanas listrik 20 kW dan alat peniup berkapasitas 12 m3 lmenit cukup baik untuk transformator berkapasitas sampai beberapa MVA, dan pemanas 30 kW dan peniup berkapasitas 30 rn3/menit untuk transformator berkapasitas 15 MVA. Setelah kipas angin dijalankan, maka alat pemanas dipasang. Udara dipanaskan sehingga udara dalam saluran mencapai

suhu 80-90'C dan udara di ujung keluar mencapai 70'C, dengan mengatur lubang udara. Pelaksanaan pengeringan ini berjalan siang malam. Sementara itu tahanan isolasi antara kumparan dan inti besi, serta antara kumparan tegangan tinggi dan kumparan tegangan rendah diukur setiap jam tertentu dengan megger. Mula-mula nilainya akan turun, kemudian naik dan meniadi hampir konstan; ini merupakan tanda bahwa proses pengeringan dapat diakhiri. Kadang-kadang nilainya tidak akan naik melebihi 300 MO, yaitu bila transformator sudah pernah dicelup dalam minyak, tetapi hal i.ni tidak menjadi soal. (b) Cara pengeringan dengan listrik: Di sini sebuah kumparan dihubung-singkatkan dan tegangan rendah diterapkan pada kumparan yang lain, untuk memanfaatkan hilang-daya yang ada untuk pengeringan, Cara ini membutuhkan ketrampilan. Badan mesin ditaruh dalam peti yang sama seperti dalam hal pengeringan dengan udara panas, Mula-mula arus listrik sebesar kira-kira l/10 arus dasar (rated) dialirkan dan kemudian dikontrol sedemikian rupa sehingga suhu kumparan dan inti besi menjadi 60-70'C. Arus listrik sebesar kira-kira 20-30% arus dasar biasanya sudah cukup. Bila sebuah tangki dipergunakan maka bahannya harus merupakan bahan isolasi panas. Derajat kekeringan yang diinginkan diputuskan dengan cara yang seperti pada (a) tersebut di atas. (c) Cara pengeringan dengan minyak panas: Ini adalah variasi lain dari cara pengeringan dengan listrik; pengeringan dikerjakan dengan tangki berisi minyak. Karena perbedaan suhu antara bagian dalam dan bagian luar kumparan kecil, maka cara ini lebih aman dari pada cara (b). Kelembaban dalam minyak dihilangkan dengan saringan atau pompa hampa udara. (d) Cara pengeringan hampa udara: Cara ini adalah yang terbaik untuk mengeringkan transformator berkapasitas besar, karena tidak diperlukan waktu berhari-hari, dan mesin dapat dikeringkan dengan sempurna. Cara ini sangat efektif bila mesin mula-

8.7 Referensi

121

mula dikeringkan dengan cara penyemprotan dengan udara panas sampai derajat tertentu dan kemudian dikeringkan dengan cara hampa udara. Gbr. 76 memperlihatkan peralatan yang dipakai dalam cara ini. Bagian luar tangki transformator dibungkus dengan bahan isolasi panas dan uap dialirkan ke tabung pemanas dari alat pemasak air melalui pipa pemanas yang dipasang di bagian dalam tangki. Sebaliknya, tangki dibuat hampa udara di bawah l0 mm Hg dengan menggunakan pompa hampa udara untuk mempercepat penguapan. Suhu di dalam tangki dipertahankan sekitar 80-90"C dan voluma kelembaban yang dibuat kondensor diukur. Nilai yang diukur ini, bersama dengan perubahan tahanan isolasi, merupakan petunjuk sampai berapa jauh pengeringan telah berjalan. Kondensasi uap selesai dan tahanan isolasi menjadi konstan dalam 1-3 minggu, bila pengeringan ini selesai, dan minyak bersih dimasukkan dalam mesin sementara keadaan hampa udara dipertahankan. Perangkap Dingin

Pipa Pemanas

Peniup Angin

Lemari Es Pompa Hampa Ketel Uap (Boiler) Perangkap Uap

: Gbr.

8.7

76

Tangki Pemanasan

i1111;:H::.ilffi::-#

Cara Pengeringan Hampa Udara dengan Sistim Sirkulasi.

Referensi

1) 2)

Dalam Bab ini digunakan referensi terhadap karya-karya berikut ini : The River Law of Japan, Law No. 167, 1964, Ministry of International Trade and Industry, Tokyo, Japan. The Electric utility Industy Law of Japan, Law No. 170 (July ll,1964), as amended by Law No. 36 (1967) and Law No. 134 (1970), Ministry of lnternational Trade and Industry, Tokyo, Japan.

BAB

9.1

9.

PENGUJIAN PADA PUSAT LISTRIK TENAGA AIR

Pokok-Pokok Pengujian Pada waktu suatu pusat listrik selesai dibangun, harus dilakukan operasi percobaan dengan air dan berbagai percobaan yang diperlukan. Pengujian ini dilakukan sesudah percobaan pendahuluan terhadap mesin-mesin utama dan pembantu, tanpa memasukkan air ke dalam turbin. Karena percobaan ini penting artinya, maka pengujiannya harus dilakukan dengan hati-hati dan tepat. Hasil-hasil percobaan harus dicatat, dipelajari dan disusun sebaik-baiknya. Yang perlu diperhatikan adalah pokokpokok berikut:

(a) Setiap bagian mesin dan peralatan harus diperiksa apakah memenuhi syarat dan spesifikasi yang ada, serta betul-betul memuaskan dari segi operasi dan hasilnya (performance), atau tidak. (b) Hasil kerja (performance) dan keadaan tiap bagian yang dicoba setelah sentral selesai dibangun, dipakai sebagai pegangan operasi dan pemeliharaan kemudian. (c) Hasil pengujian digunakan sebagai referensi dalam perencanaan (design) dan konstruksi sentral-sentral listrik yang akan datang.

9.2

Pengujian Pendahuluan Sebelum pelaksanaan pengujian dengan air, pengukuran dan percobaan-percobaan

berikut ini harus dikerjakan lebih dahulu terhadap mesin-mesin utama dan pembantu:

(a) Pengukuran hubungan antara langkah-langkah motor servo dan pembukaan baling-baling antar turbin. (b)' Pengukuran celah-celah samping bagian atas dan bawah dari tiap baling-baling (sudu) antar dan celah ujung, bila sudu-sudu dalam keadaan menutup. (c) Pengukuran waktu membuka dan menutup dari sudu antar dan katup pintu masuk serta sifat-sifat operasi pengatur tekanan. (d) Percobaan jalannya mesin yang menyangkut sistim-sistim minyak tekan, udara tekan, minyak pelumas, penyediaan air dan sistim pengeringan (drainage), serta percobaan bekerjanya katup-katup yang dijalankan dari jauh. (e) Pengukuran tahanan isolasi rangkaian listrik. (f) Pengujian bekerjanya pemutus beban dan pemisah' (g) Pengujian karakteristik rele pengaman serta pemeriksaan fasa, polaritas dan hubungan PT dan CT. (h) Pengujian kerja (performance test) terhadap rangkaian operasi, rangkaian penunjuk dan rangkaian pengaman. (i) Pengukuran tahanan sistim pengetanahan.

9.3

Pemeriksaan Sesudah Sesudah pintu ambil

Air Dimasukkan ke Dalam Pipa

Pesat

air (intake gate) dibuka, air dimasukkan sedikit demi sedikit

124

Bab

9.

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga Air

ke dalam terowongan saluran atas (head race), tangki lepas tekanan-mendadak (surge tank) dan pipa pesat. Ini didiamkan selama kira-kira satu hari untuk meneliti kebocoran dan kelainan-kelainan yang terjadi.

9.4

Pemutaran Percobaan Sesudah katup masuk (inlet valve) dibuka dan air mulai mengisi rumah siput maka,

untuk menentukan bahwa tak ada kelainan-kelainan, sedikit demi sedikit sudu-sudu antar dibuka; segera sesudah turbin mulai bergerak, sudu ditutup lagi. Meskipun sudusudu antar sudah ditutup tapat, turbin akan terus berputar dengan kecepatan yang rendah karena momen kelambanannya. Karena itu sementara turbin berputar, bunyibunyi yang terdengar, sentuhan-sentuhan, arah poros utama dan kelainan lainnya diteliti. Kemudian sudu-sudu antar dibuka lagi dan kecepatan putar sedikit demi sedikit diperbesar secara bertahap sampai mencapai kecepatan dasar, bila selama itu tak ada kesulitan, sambil memperhatikan juga suhu dan getaran bantalan. Sesudah itu turbin tetap dijalankan dengan kecepatan dasar (rated speed) hingga suhu bantalan mencapai harga jenuhnya.

Untuk PLTA dipompa (pumped storage), cara tersebut di atas harus diikuti bila ada turbin air atau motor langsir (pony motor) yang dapat dipakai untuk gerak mula (start); tetapi bila gerak mula dilakukan dengan gulungan peredam, maka suhu gulungan harus diawasi.

9.5

Pemutaran Pengeringan Bila percobaan di atas selesai, harus dilakukan pemutaran pengeringan (dry-out run), sesudah pengatur kecepatan diatur dan sesudah dapat dipastikan bahwa mesin dan peralatan akan bekerja dalam keadaan stabil. Pemutaran ini tidak hanya meninggikan tahanan isolasi tetapi juga membantu memeriksa hubungan antara kumparan stator dan kumparan medan. Maka dari itu, meskipun tahanan isolasi sebelum pengeringan (drying) sudah tinggi lebih baik bila pemutaran dilakukan juga. Pekerjaan ini harus dilakukan dengan cara berikut ini: (a) Hubung-singkat 3-fasa diadakan antara pemutus beban generator dan terminal generator. Bila ini dilakukan di luar pemutus beban, ada bahaya terjadinya tegangan tinggi (lebih) bila pemutus beban membuka karena kekeliruan. (b) Generator diputar dengan kecepatan normal, arus hubung-singkat diperbesar sedikit demi sedikit dan diatur sedemikian rupa hingga suhu kumparan stator bertahan pada 80-85'C, dengan memasang alat pencatat suhu. Juga agar suhu akibat arus hubung-singkat dapat bertahan pada nilai hampir sama dengan nilai dasarnya, maka air pendingin pada pendingin udara dan peredam (damper) saluran udara harus diatur (pada tahap permulaan). (c) Selama pemutaran berjalan, suhu kumparan, suhu saluran udara di tempat masuk dan ke luar, suhu ruangan dan tahanan isolasi harus diukur tiap lG-I5 menit pada jam pertama, dan sesudah itu setiap l-2 jam. (d) Segera setelah pemutaran pengeringan dimulai, tahanan isolasi menurun dan kemudian naik lagi sedikit demi sedikit sampai menjadi jenuh. Bila tahanan isolasi jenuh, pemutaran harus dihentikan. Perlu diperhatikan bahwa akhir-akhir ini digunakan kumparan dengan isolasi damar sintetik, karena kumparan ini tidak menunjukkan gejala kenaikan tahanan isolasi yang nyata.

(e) Waktu yang dibutuhkan untuk penjenuhan semacam itu adalah l-2 hari siang

9.6 Pengukuran

Tahanan

Isolasi

125

dan malam bagi kumparan stator yang diisolasikan dengan bahan isolasi damar yang dipadatkan, dan 3-4 hari siang dan malam untuk kumparan stator yang diberi isolasi spatu bahan majemuk (compound-impregnated).

9.6 'Pengukuran Tahanan Isolasi 9.6.1 Nilai Minimum

Tahanan Isolasi

Sampai kini belum ada kesimpulan yang tegas mengenai nilai minimum yang dapat ditoleransikan untuk tahanan isolasi (pada 75'C) kumparan stator suatu generator, meskipun persamaan berikut dapat dipakai sebagai pedoman (harga perkiraan):')

n.:

E 1fu +

1uo;

(78)

tooo

Persamaan di atas ada kelemahannya, karena nilainya menjadi terlalu kecil untuk generator berkapasitas besar. Persamaan lain yang memberikan nilai batas minimum tahanan isolasi dengan memperhatikan tahanan jenis voluma adalah:2)

a-

: r@1-lp_X:a

1uo)

(7e)

: nilai (batas) minimum tahanan isolasi yang dapat ditoleransikan E : tegangan dasar (rated) (V) P : daya dasar (kVA) n : kecepatan dasar (rpm) Untuk P > 1000 kYA: k : 0,005 (isolasi klas A) k :0,1 (isolasi klas B) Untuk P < 1000 kVA: k : 0,008 (isolasi klas A) k : 0,015 (isolasi klas B)

di mana R-

Nilai tahanan isolasi kebanyakan berubah-ubah mengikuti suhu kumparan. Nilainya pada suhu tertentu digambar pada kertas dengan ordinat yang terbagi sama untuk suhu dan dengan absis yang logaritmis untuk tahanan isolasi. Di sini suhu digam' barkan sebagai sebuah garis lurus seperti tertera pada Gbr. 77. Garis bagian atas menyatakan keadaan sesudah proses pengeringan selesai, sedang bagian bawahnya menyatakan keadaan selama berlangsungnya proses tersebut. Bila nilai tahanan isolasi pada suhu kumparan /, dan t, adalah berturut-turut R, dan Rr, maka harga.l/ dalam persamaan berikut menyatakan koefisien suhu tahanan isolasi: tz - tr rv:47ffjffi Ar

(80)

Nilai N menurun bila gulungan menyerap udara lembab dan menaik bila kumparan sudah mulai memburuk keadaannya dan menjadi kering.

9,6.2

Penentuan Mutu Isohsi dengan Pengujian Arus Searah

Menurut pengalaman, sebuah kumparan disebut kering normal bila indeks polari-

Bab 9.

126

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga

Air

Permulaan Pengeringu

200 100 50

A40

ito

azo s

9to e

I EJ ,1

4 3 2

0ta20301os0607080 Tegangan Pesguiian (kV)

Suhu ("C)

Gbr.77 Hubungan antara Tahanan Isolasi dan Suhu Gulungan.

Gbr.

78

tan 6 sebagai Fungsi dari Tegangan Pengujian.

sasinya (ar) lebih dari 1,5 dan sebuah kumparan dianggap basah bila a, lebih rendah dari 1,5. Indeks polarisasi cenderung untuk naik bila tegangan pengujian dan suhu kumparan tinggi. Nilai 1,5 diukur pada suhu 20 -! l5"C dan tegangan pengujian pada 1000 V. Indeks polarisasi didefinisikan sebagai:3) &p '=

Arus sesudah tegangan searah diterapkan selama 1 menit Arus sesudah tegangan searah drterapkan selama l0 menit Tahanan isolasi sesudah tegangan searah diterapkan selama 10 menit iI menlt menit

TtEenan isolasi sesudah tegangan searah diterapkan selama

(8

9.6.3

l)

Peuentuan Mutu Isolasi dari Sudut Hilang Dielektrik

Dalam hal sebuah kumparan mempunyai isolasi yang baik, maka sutlut hilang dielektriknya (tan d), seperti tertera pada Gbr. 78 (a), hampir konstan di s,;l-itar harga tegangan dasar, dan kemudian naik sedikit demi sedikit disebabkan oleh griaia korona (rneskipun pertambahannya kecil). Naiknya lengkung tan d hampir sarri: rierigan turLlnnya, sesuai dengan naik dan turunnya tegangan pengujian yang diterapkan parla gulungan; lengkung simpul jarang terjadi. Nilai tan d di bawah tegangan permulaan korona adalah sekitar 2-8\ pada suhu udara ruangan. Karena gulungan kebanyakan berisolasikan mika, pengisolasiannya biasanya dianggap baik bila A tan d, yaitu perbedaan tan d pada tegangan dasar dan pada saat korona belum timbul bila tegangan diturunkan pada suhu udara ruangan, menunjukkan harga-harga di bawah ini:3' Untuk gulungan dengan tegangan dasar ll kV: di bawah6,5\ Untuk gulungan dengan tegangan dasar 6,6 kV (isolasi klas B): di bawah 6,5\ Untuk gulungan dengan tegangan dasar 6,6 kV (isolasi klas A): di bawah 3,5 i{. Bila bahan isolasinya mengandung kantong hampa (voids), maka tan d kelihatan konstan bila tegangan yang diterapkan di bawah tegangan mula korona; seperti terlihat dalam Gbr. 78 (b) ini kira-kira sama dengan tan d dari suatu kumparan yang baik. Tetapi lengkungnya akan cepat naik pada tegarrgan yang lebih tinggi daripada tegangan

9.

8

Pengujian Rele Pengaman Secara

Menyeluruh

127

dasar di atas, dengan hasil terjadinya lengkung simpul (loop) bila tegangan pengujian d;naikkan dan diturunkan. Pada kumparan yang sudah memburuk keadaannya, tan d di baweh tegangan mula korona adalah relatip kecil seperti tertera pada Gbr.78 (c) dan pada tegangsn:dailq lebih tinggi akan mempunyai gejala yang serupa dengan yang terlihat pada Gbr. 78 (b)" Adapun untuk kumparan yang basah, tan d pada tegangan yang rendah adalah besar, dan memperlihatkan gejala seperti terlihat pada Gbr. 78 (d).

g.l

Pengujian Kuat Dielektrik Mesin-mesin listrik dan peralatan utama diuji di pabrik penghasilnya, sebelum diserahkan untuk diuji kekuatan dielektriknya menurut tegangan yang telah ditentukan.

Disamping itu, setelah alat-alat ini dipasang (di tempat pembangunan), tiap bagian alat-alat ini diuji lagi kekuatan dielektriknya pada tegangan tertentu. Di Jepang tegangan pengujian (d) untuk generator diterapkan antara gulungan dan tanah selama l0 menit, sebagai berikut:a)

Untuk generator dengan tegangan pelayanan maksimum di bawah 7 kV:

E,:

tegangan pelayanan maksimum

x 1,5

(82)

Untuk generator dengan tegangan pelayanan maksimum di atas 7 kV:

E,:

tegangan pelayanan maksimum

x

1,25

(83)

Terminal kumparan tegangan tinggi pada transformator biasanya diuji dengan memberikan eksitasi lebih pada generator dan menginduksikan tegangan uji pada kumparan tegangan tinggi. Bila arus eksitasi transformator naik, maka biasanya pengu-

jian dilakukan pada frekwensi yang sama dengan I l0/" frekwensi dasar dengan memperbesar kecepatan perputaran generator.

9.8

Pengujian Rele Pengaman Secara Menyeluruh Rele diferensial harus diuji bukan hanya hasil-kerjanya sendiri (lifat Jilid III Bab 5.2), tetapi juga kebenaran p€ngawatannya. Jalannya rele pengaman diperiksa dengan arus sebenarnya pada sisi primer transformator arus (CT) yang bersangkutan dengan hubungan rangkaian yang sebenarnya pula, sebagai berikut: (a) Rele diferensial perbandingan (87 T untuk transformator): Rele dipasang pada setelan (tap) yang terbawah, lalu diadakan hubung-singkat 3-fasa di luar daerah kerja rele pada sisi tegangan tinggi transformator. Arus listrik dialirkan sampai mencapai

arus dasar dengan menggunakan generator; harus diyakini benar bahwa rele tidak bekerja dalam keadaan ini. Kemudian diadakan hubung-singkat 3-fasa di dalam daerah kerja rele pada sisi tegangan rendah, dan dialirkan arus listrik; sekarang harus diyakini benar bahwa rele bekerja dalam keadaan ini. Arus listrik pada gulungan penghambat (restraining) dan gulungan kerja (operating) rele pada tiap fasa diukur; lalu dipastikan benar bahwa rele tidak salah bekerja karena arus hubung-singkat di luar daerah kerja rele pengaman. (b) Rele diferensial perbandingan (87-1 untuk generator): Pengujiannya dilaksanakan sama seperti pada (a). (c) Rele arus pengetanahan (87 G untuk generator): Sebuah titik pengetanahan diadakan di dalam daerah pcngamanan rele, dengan menghubung-singkatkan tahanan titik netral generator dan menaikkan tegangan generator sedikit demi sedikit; arus kerja

t28

Bab

9.

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga

Air

minimum rele diukur. Sekarang titik pengetanahan dialihkan ke luar daerah kerja dan tegangan sedikit demi sedikit dinaikkan; kini rele tidak boleh bekerja.

9.9

Pengujian Pembuangan Beban Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui bahwa mesin-mesin dan peralatan lainnya dapat bekerja dengan aman dengan cara memeriksa keadaan mesin, saluran air, perubahan tekanan hidrolik, perubahan kecepatan perputaran dan perubahan tegangan generator, bila beban generator dengan tiba-tiba dibuang (load rejection). Beban yang dibuang biasanya adalah sebesar l14, 214, 314 dan 414 d,ari daya (output) maksimum dari masing-masing unit turbin-generator. Pengujian dilakukan berurutan tahap demi tahap, sambil mempelajari gejala-gejala kenaikan tekanan hidrolik, kenaikan kecepatan, pengaturan tegangan dan waktu untuk menutup sudu antar dengan menggambarkan lengkungnya. Bila sistim saluran air, seperti terowongan saluran atas, tangki pendatar (surge tank) dan pipa pesat, dipakai untuk lebih dari dua buah turbin, maka percobaan pembuangan beban perlu diadakan untuk semua unit yang bersangkutan pada waktu yang sama, sesudah diadakan percobaan untuk masing-masing unit secara tersendiri. Perubahan tekanan hidrolik dalam beberapa hal lebih besar pada pembuangan beban sebagian (partial) dibandingkan dengan pada pembuangan beban maksimum. Bila saluran atas

panjang dan hilang tinggi terjun besar, maka perubahan tekanan hidrolik dalam beberapa hal lebih besar, jika satu turbin yang bekerja daripada jika dua turbin yang bekerja. Sudah menjadi kebiasaan bahwa generator dihubungkan dengan sistim transmisi; bila daya (output) generator cukup besar, maka perubahan tegangan sistim karena pembuangan beban sering kali dapat dikontrol dengan memperbesar daya PLTA-PLTA lainnyd secara serempak. Bila tidak ada beban sistim atau bila ada kekuatiran bahwa sistim akan terganggu, maka tahanan air dipakai sebagai beban generator. Pada pusatpusat listrik dengan tinggi terjun yang berubah-ubah pengujian harus dilakukan dengan syarat bahwa perubahan tekanan hidrolik dan pengaturan kecepatan harus maksimum.

Tabel 24 memperlihatkan perincian pengukuran untuk turbin Francis. Bukaan mulut pancaranlah (nozzle) (sebagai ganti bukaan sudu antar) |ang diukur pada turbin Pelton, sedang pada turbin propeler atau turbin Deriaz mulut sudu antar dan pisau rotor yang diukur. Pengukuran ini dilakukan dengan berbagai alat ukur, tetapi hal-hal khusus seperti tekanan hidrolik, kecepatan putaran, tegangan generator, langkah motor servo, dan lain sebagainya, diukur dengan osilograf, untuk memungkinkan pemeriksaan keadaan peralihan (transient) secara teliti. Contoh pengukuran dengan osilograf dapat dilihat pada Gbr. 79. Pada PLTA dipompa, pembuangan daya (input) motor sama caranya seperti pembuangan beban. arus getrerator

4,97

sec

tegangan

beban yang

8o

Iangkah servomotor

AYR

5Y

l64,6rpm 39,6 rpm

o,

dibuang 15,76'.%

31,6

tegangan penguat (exciter) 2E0 Y keceDalan Dular

- 125 rPm tekaDan pipa pesat 50,9 m tegilgan

geDera

-

r3,4

kv

Gbr.79

Osilogram Pengujian Pembuangan Beban.

95.040 kW

9.9 Pengujian Pembuangan Beban Tabel24. Lembar Catatan

129

Percobaan Pembuangan Beban

Beban yang Dibuang

(kw)

Dalam Keadaan Beban

(kv)

Maksimum

(kv)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(kv)

Regulasi

(%) Dalam Keadaan

E

Pengatur Tegangan

)

Otomatis (AVR)

Beban

(V) (V)

(A)

Distabilisasikan (V)

(A)

Maksimum Sesuriah Keadaan

(A)

a3

()

Rele Tegangan Lebih

o

Arus Beban

D"r" R""kr,p (kV".) Arus Medan

Frekwensi

D Tegangan bo

()

Arus

(A) P.F.

(%)

Dalam Keadaan Beban

(A)

Maksimun.r

(A)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(A)

Dalam Keadaan Beban

(Hz)

Maksimum

(Hz)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(Hz)

Dalanl Keadaan Beban

(v)

Maksimum (Min.)

(v)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(v)

Dalam Keadaan Beban

(A)

Maksimum (Min.)

(A)

,..udun

Tegangan

od O

0i

(d

Arus

60

o

0.

Sudu Antar

f.ud*n Do*bilir^iku,

(A)

Dalam Keadaan Beban

(v)

Maksimum (Min.)

(v)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(v)

Dalam Keadaan Beban

(A)

Maksimum (Min.)

(A)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(A)

Dalam Keadaan Beban

(mm)

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(mm)

Bab

130

9.

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga

Air (rpm)

Dalam Keadaan Beban

(rpm) Kecepatan Buka Putaran

Sesudah Keadaan Distabilisasikan

(rpm)

Variasi Sementara Variasi Tetap

Tekanan Statis pada Keadaan Diam

Nilai Variasi

(m)

Sementara

Tinggi Jatuh Statis pada Keadaan Diam

-o

(m)

o Variasi Sementara bo

I

Maksimum

o pi (!

'o k

Tekanan Statis pada Keadaan Diam

j4

F

Nilai Variasi Sementara

(m)

Tinggi Jatuh Statis pada

(m)

0)

F,

Variasi

Sementara

Dalam Keadaan Tekanan

Rotor Sebelah Belakang

Maksimum

Sisi

Rotor

r

Distabilisasikan

Beban

Maksimum Distabilisasikan

Beban

Maksimum

J4

fro

(m) (m) (m)

Sesudah Keadaan

Dalam Keadaan

t) F

(m) (m)

Sesudah Keadaan

Dalam Keadaan Tekanan

Beban

(%)

Sesudah Keadaan

(m) (m) (m)

Distabilisasikan

Pembukaan Katup

Udara

(m)

(%)

waktu Mati Sudu

Waktu Menutup

(s)

Waktu Pasang Kembali

(s)

Pembukaan Pintu

(mm)

Tangki Minyak

Waktu Mati

(s)

Tekan

Waktu Membuka

Antar

Waktu Menutup

9.9 Taneki

Tekanan

Dalam Keadaan

Minyak

Minimum

Permukaan

Dalam K€adaan

Minyak

Minimum

Minyak Tekan

l3t

Pengujian Pembuangan Beban

Beban

(kg/cm2) (kg/cm'z)

Beban

(mm) (mm) (m)

Kolam Pengatur Dalam Keadaan Tangki Atas Tanpa

Beban

(m)

Beban

(m)

Beban Tinggi Maksimum Tinggi Minimum Sesudah Keadaan Distabilisasikan Dalam Keadaan Beban Tinggi Maksimum

(m)

Tinggi Minimum

(m)

Distabilisasikan Dalam Keadaan Beban Tanpa Beban

(m)

Dalam Keadaan Kamar

k E

(d

(! JI

Tangki

L

Pendatar

q

C)

(m) (m) (m) (m) (m)

Pembangkit Sesudah Keadaan

Saluran Bawah

9.9.1

(m) (m)

Temperatur Udara

('c)

Temperatur Minyak

('c)

Pengukuran Variasi Tekanan Hidrolik

Alat ukur regangan (strain gauge) jenis kawat tahanan dipakai untuk mencatat keadaan peralihan dari tekanan hidrolik dalam osilograf. Perlu diperhatikan bahwa pengukur tekanan hidrolik mudah membuat kesalahan karena denyutan-denyutan hidrolik. Kedua alat ukur ini harus dikoreksi tekanannya dengan menggunakan alat ukur standar, paling sedikit sekali sebelum dan sekali sesudah percobaan. Variasi tekanan hidrolik (d") dapat dicari dari persamaan berikut:

P^0":'ff " di mana P.

:

n

x

t}o%

(84)

tekanan hidrolik maksimum (m kolom air)

di

pusat turbin yang

disebabkan oleh pembuangan beban

P,,

:

tekanan hidrolik statis (m kolom air)

di pusat turbin bila turbin

berhenti

H,,:

tinggi terjun statis (m kolom air) bila turbin berhenti.

Bila digunakan lebih dari dua turbin untuk sebuah saluran atas, p,, adalah tekanan statis bila semua turbin berhenti. Bila sukar mengukur tekanan hidrolik statis dan tinggi terjun statis dalam keadaan turbin berhenti, nilainya dapat dihitung melalui

Bab

132

9.

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga

Air

pengukuran muka air yang sudah distabilkan di kolam pengatur atau di tangki pendatar sesudah pembuangan beban.

9.9.2

Pengukuran Pengaturan Kecepatan

Kecepatan perputaran didapat dengan mengukur tegangan generator takometer atau generator magnit permanen untuk pengatur kecepatan elektro hidrolis. Pengaturan kecepatan (d,) dapat dihitung dari persamaan berikut: 6^,, _

di mana

n^:

n-

-

nn

ttr

x rcO%

(85)

kecepatan maksimum peralihan (transient) sesudah pembuangan beban

(rpm)

: n" :

121

9.9.3

kecepatan perputaran sebelum pembuangan beban (rpm) kecepatan dasar (rpm)

Pengukuran Pengaturan Tegangan

Pengaturan tegangan (d,) dapat dihitung dari persamaan berikut:

v roo"/ -v^-v, v"

A vo_ di mana

0

: Yl : V, :

v_

(86)

tegangan maksimum peralihan sesudah pembuangan beban (V) tegangan sebelum pembuangan beban (V) tegangan dasar (V)

Pengujian Daya Pengujian daya dilakukan untuk menyelidiki sifat-sifat turbin dengan mengukur hubungan antara bukaan sudu-sudu antar atau katup-katup jarum dan daya turbin, serta kemudian memperbandingkannya dengan hasil-hasil pengujian model. Pengujian ini penting juga sebagai petunjuk untuk mengetahui kapan harus mengganti atau memperbaiki rotor, sudu antar, katup jarum, dan lain sebagainya, dalam rangka operasi dan pemeliharaannya kelak. Pengujian dilakukan dengan memasang pengatur kecepatan (speed governor) pada operasi dengan tangan (inanual). Sudu antar atau katup jarum dibuka sedikit demi

r.Oitit mulai dari bukaan tanpa-beban sampai terbuka penuh dengan memakai alat

pembatas beban; kemudian ditutup sedikit demi sedikit mulai dari bukaan penuh hingga bukaan tanpa-beban, sambil diukur langkah motor servo, daya generator, tegangan, arus eksitasi, getaran, berisik dan tinggi muka air. Meskipun bukaan sudu atau katup akan berbeda dari bukaan yang telah direncanakan pembukaannya tidak boleh dibalik kembali. Perbedaan daya dengan bukaan yang sama pada satu arah dan pada arah kebalikannya disebabkan oleh gerakan (play) antara servomotor dan sudu-sudu antar atau katup-katup jarum. Pengukurannya harus dilakukan sampai kira-kira ll0/, dai daya dasar generator. dengan memberikan waktu yang cukup pada setiap tahap untuk menjamin stabilitasnya. Faktor daya generator dibuat konstan selama diadakan pe-

ngukuran. Sebagai alat ukur dipakai Wattmeter yang ketelitiannya tinggi:. Bilamana pipa lepas (draft tube) diperlengkapi dengan katup hisap udara (air suction valve), *uku p"t"obaan harus dilakukan paling sedikit pada ketiga keadaan, yaitu pada

9.

13

Penujian

Beban

133

waktu bukaan penuh, pada waktu bukaan setengah-penuh dan bila dijalankan dalam keadaan terhubung dehgan sudu-sudu antar. Katup hisap udara harus dikontrol sedemikian rupa sehingga turbin dapat bekerja pada daya-guna yang tinggi dengan memperhatikan getaran dan hal-hal lain yang didasarkan atas hasil-hasil pengujian.

9.11 Pengujian Penghentian Cepat Kondisi kerja dari tiap bagian mesin dan peralatan diperiksa dengan menjalankan rele penghentian cepat (quick stop). Dengan menjalankan turbin-generator dengan beban penuh, dan menurunkan tekanan minyak dalam tangki minyak tekan, maka sistim pengamanan dengan penghentian cepat akan bekerja dengan dijalankannya rele ini dilakukan untuk memastikan bahwa generator akan berhenti dengan aman dengan sudu-sudu antar yang membuka penuh. Percobaan ini dilakukan sesudah pengujian kapasitas tangki minyak tekan dan pengujian pembuangan beban. Waktu pengujian dan setiap perubahan yang terjadi selama pengujian semuanya diukur; data yang diukur adalah, misalnya, tekanan minyak, tinggi permukaan minyak, tekanan pipa pesat, bekerjanya rele penghenti, sudu-sudu antar yang tertutup penuh, pembukaan pemutus beban, jalannya rem dan penghentian turbin. Selanjutnya, sebagaimana halnya pada pengujian pembuangan beban, kecepatan perputaran, tegangan, tekanan hidrolik dan langkah (stroke) motor servo, biasanya dicatat pada osilograf dan keadaan peralihannya diperiksa.

tekan. Pengujian

9.12 Pengujian Penghentian Darurat sefta Pengujian Tanpa-Beban dan Tanpa Eksitasi Pada pengujian ini kondisi kerja dari setiap bagian mesin dan peralatan diperiksa dengan membuat kontak pada rele pengaman yang bersangkutan. Pengukurannya dilakukan dengan cara yang sama seperti pada pengujian penghentian mendadak.

9.13 Pengujian Beban Pada pengujian ini turbin dan generator dijalankan pada kecepatan dasar, tegangan dasar, faktor daya dasar, dan dengan beban penuh selama lebih dari satu jam, sesudah kenaikan suhu mencapai harga konstan, dan selama tidak kurang dari empat jam. Selama waktu tersebut beberapa data diukur berselang-selang (interval) 30 menit atau satu jam. Sementara percobaan ini dilakukan perlu diperhatikan suhu pemisah, kabel, ril (bus bar) dan mesin-mesin pembantu. Untuk menaikkan suhu generator dan transformator utama secara cepat, voluma

air pendingin pada pendingin generator dikurangi atau peredam udara pada tudung generator ditutup, dan bagian alat pendingin untuk transformator utama dibuat agar tidak bekerja. Bagian-bagian berikut ini yang harus diukur dan dicatat: (a) Generator utama: beban, tegangan, arus, faktor daya, frekwensi, tegangan medan, dan arus medan, (b) Suhu: kumparan stator pada generator, besi inti stator, tempat masuk dan ke luar udara pendingin, bantalan turbin dan generator, tempat masuk dan ke luar air pendingin untuk bantalan, minyak tekan, minyak pelumas, dan minyak isolasi trans-

formator utama.

(c) Penguat (exciter) utama: tegangan dan arus. (d) Suhu keliling dan suhu ruangan. (e) T'urbin: bukaan sudu-sudu antar, tekanan hidrolik pipa pesat, kehampaan

ty

Bab

9.

Pcngujian Pada hrsat Listrik Tenaga

Air

udara dalam pipa lepas dan tekanan belakang dan samping pada rotor. (f) Muka air: kolam pengatur atau waduk, tangki pendatar, dan saluran bawah.

9.14 Pengujia4 Daya-Guna Turbin 9.14.1 Pengukuran Tinggi Tertun Efektif

Alat ukur-tekanan (pressure gauge) dan manometer dipakai untuk mengukur tekanan hidrolik. TWSi terjun efektd suatu turbin reaksi dapat dihitung dari rumus berikut ini (lihat Gbr. 80):')

H:+*a*ry+H,-f* : p: 7: a:

di mana !-

{rr

:

lu2:

: I{,: g

: f: ,f

(87)

l.jnilgi terjun tekanan (m kolom air) pada tempat masuk turbin

tekanan hidrolik (kg/cm') di tempat masuk turbin

bobot air per satuan isi (kg/cm3) :

1000

titik pusat pusat letaknya (m); negatip titik turbin (centre) turbin harganya bila positip pengukuran tekanan hidrolik, dan lebih tinggi daripada tempat yang rendah daripada yang lebih disebut terdahulu terletak bila disebut terakhir kecepatan aliran rata-rata (m/s) di tempat masuk turbin beda tinggi antara tempat pengukuran tekanan hidrolik dan

kec'epatan aliran rata+:zta (m/s)

percepatan gravitasi (m/sz)

:

di tempat keluar pipa lepas

9,3

titik pusat turbin pusat positip (m); harganya turbin terletak lebih titggi dari bila titik muka air saluran bawah beda tinggi muka air dari saluran bawah (tail race) ke

koefisien rugi (coefficient of loss) pada katup masuk

tld untuk katup kupu-kupu (butterfly) fu

Gbr.

E0

Tlngel Terlun Efektif crntu Tnrbln Reelgi.

Gbr.

El

1l2c

Ttngei Terjun Efektif srntu Turbin Impuls.

9.14 .f

Pengujian Daya-Guna

Turbin

135

untuk katup pintu air geser-tegak (sluice), katup putar (rotary) dan

=Okatup roto

r: d:

tebal piringan katup (m) diameter katup (m)

Tinggi terjun efektip turbin impuls didapat dari rumus berikut ini (Gbr. 8l):5)

H:L*at**zy t - ,24,di mana Z

:

r!

(88)

"h

tinggi mulai dari pusat turbin sampai titik potong antara lingkaran pangkal rotor dan garis-tengah pancaran (jet center line) atau tinggi rata-ratz bila dipakai dua pancaran (m)

Tanda-tanda lainnya sama dengan yang tersebut dalam rumus terdahulu. Tinggi terjun pompa untuk PLTA dipompa didapat dari rumus berikut:t)

H:L+a+ryan',+ffi di mana

: p: or : oz :

f

(8e)

tinggi terjun tekanan (m) di sisi hantaran (delivery) pompa tekanan hidrolik (kg/cm'1) pada sisi hantaran pompa kecepatan aliran rata-rata (m/s) pada sisi hantaran pompa kecepatan aliran rata-rata (m/s)

di sisi masuk pipa penghisap pompa

Tanda-tanda lainnya sama dengan yang tersebut dalam rumus terdahulu.

9.14.2 Pengukuren Debit Di antara data yang harus diukur untuk menghitung daya-guna (efficiency) turbin, debitlah yang paling sukar diukur dengan teliti. Di beberapa negara telah dipakai berbagai cara pengukuran debit, tetapi tidak satupun dari cara-cara ini yang hasilnya memuaskan. Cara dengan alat ukur arus (currentmeter method), cara tabung Pitot (Pitot tube method), cara Gibson (Gibson method) atau cara waktu-tekanan (pressure time method) dan cara kecepatan aliran garam (salt velocity method) sudah umum dipakai. Namun, cara yang paling baik dan memenuhi persyaratan saluran air untuk setiap pusat listrik masih harus dipilih.

9.14.3 Pengukuran Daya Daya generator diukur dengan alat ukur Watt (Wattmeter) dengan ketelitian yang tinggi atau alat ukur Watt-jam (Watt-hour meter) untuk suatu waktu tertentu. Selama pengukuran daya pembangkitan ini, generator sebaiknya bekerja dengan faktor-daya rc0%.Daya yang diukur harus dikoreksi dengan memporhatikan kesalahan pada alat ukur Watt dan transformator ukur (instrument transformers). Daya turbin dihitung dengan menambahkan pada daya hasil pengukuran yang telah dikoreksi, hilang daya (power loss) yang terjadi pada generator, hilang-daya penguat (exciter) yang terhubung langsung (direct-coupled exciter) atau penguat sendiri (self-excitation circuit) dan tenaga mesin yang digerakkan langsung oleh poros turbin. Kesalahan transformator ukur didapat dari rumus-rumus :5)

136

Bab

9.

Pengujian Pada Pusat Listrik Tenaga

es: €^ * €1 di mana ro : jumlah kesalahan (/") 6- : kesalahan pada Wattmeter ( [) 6, : kesalahan akhir pada transformator

,,:1fr+*{(, + (r +

ffiX,

Air (90)

f) * ,**)(, +;ffi)cos (p * 30'* d,. - d.") * rrtu) cos (p - 30' t d", - r..)) - r] x roo ukur

(

(el) di mana

p: sudut faktor-daya beban (derajat);

harganya positip

bila

arusnya

membelakangi tegangan (lagging current) €pn,

€pr:

kesalahan perbandingan

dan S

I(N,: l'arl : .1y' :

di mana N,

-

(f)

transformator tegangan antara fasa R

7', dinyatakan oleh

N)I x

-

S

roo

perbandingan transformasi (transformation ratio) nominal perbandingan transformasi yang diukur; harganya positip bila tegangan sekunder lebih besar dari tegangan dasar

€cn,€cr:

6rr,6r^:

kesalahan perbandingan (f) transformator arus pada fasa kesalahannya seperti pada transformator tegangan

R dan T;

sudut fasa (min) transformator tegangan antara fasa potensial R

-.S

dan S - T; harganya positip bila tegangan sekunder mendahului

(leading) tegangan primer

6r*,6"r:

sudut fasa (min.) transformator arus pada fasa R dan positip bila arus sekunder mendahului arus primer

7;

nilainya

9.14.4 Perhitungan Daya-Guna Turbin Daya-guna turbin didapat dari rumus berikut: P 'tn - ::g,gQH x

100

(%)

:

daya-guna turbin

0: H:

daya turbin (kW)

di mana 4 P

(92)

(/")

debit air (m3/s) tinggi terjun efektip (m)

Bila kondisi pengujian berlainan dengan kondisi yang telah ditetapkan, maka hasil-hasil pengujian harus disesuaikan dengan kondisi tersebut terakhir. Dalam pengubahan ini ada batasan-batasan berikut ini: (a) Perbedaan antara satuan kecepatan perputaran waktu pengujian dan satuan kecepatan perputaran yang telah ditetapkan tidak boleh melebihi *1,5% dan penyim-

pangan dari tinggi terjun efektip yang sudah ditetapkan tidak boleh melebihi 3%, artinya:s)

9.14

Pengujian Daya-Guna Turbin

137

Qh)-Qa) < 0,015

(e3)

nn

m

(e4)

W