perancangan inverter resonan seri frekuensi tinggi

Makalah Seminar Kerja Praktek
STUDI KELAYAKAN PLTMH
PERENCANAAN SISTEM MEKANIKAL DAN KELISTRIKAN
DI SUNGAI LOGAWA DESA BASEH KECAMATAN KEDUNGBANTENG
KABUPATEN BANYUMAS
Alvian Dwi Hendrawan1, Dr.Ir. Joko Windarto, MT 2
[1]
Mahasiswa Jurusan Teknik Elektro Undip [2]Dosen Jurusan Teknik Elektro Undip
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik – Universitas Diponegoro
Jl. Prof. Soedarto SH Tembalang, Semarang 50275
email : [email protected]
Abstrak - Kebutuhan energi listrik di dunia dari
tahun ke tahun semakin meningkat seiiring dengan
perkembangan peradaban manusia. Sementara itu,
suplai energi listrik yang bersumber dari minyak
bumi, gas bumi, dan batu bara memiliki beberapa
keterbatasan antara lain, tidak dapat terbarukan,
pencemaran, dan kerusakan lingkungan yang
dihasilkan ketiga sumber ini energi ini dalam jangka
pendek maupun jangka panjang. Pada sisi lain,
energi listrik dari sumber terbarukan, seperti air,
tenaga surya, panasbumi, angin, nuklir, biomassa,
arus laut, hingga ombak belum dapat dimanfaatkan
secara maksimal. Maka dari itu, perlu adannya
suatu perencanaan untuk membuka pembangkit
baru untuk menambah pasokan listrik dalam
memenuhi kebutuhan manusia
Stasiun Pembangkit Listrik Tenaga MiniHidro ( PLTMH ) merupakan salah satu bentuk
energy alternatif yang sangat mungkin untuk
dikembangkan di negara – negara dengan sumber
air yang tersebar luas , misalnya Indonesia. Untuk
melaksanakan pembangunan PLTMH diperlukan
suatu perencanaan yang matang sehingga perlu
disurvey tentang ptensi sungai dan kondisi desa
tersebut. Di daerah pedesaan umumnya terdapat
saluran irigasi yang utama berfungsi mengairi
sawah dan juga berpotensi sebai pembangkit tenaga
listrik.
Studi awal perencanaan bagian-bagian
PLTMH dari segi mekanikal dan kelistrikan
meliputi , turbin , powerhouse, generator dari
PLTMH yang direncanakan. Berdasarkan hasil
pembahasan saluran irigasi di Desa Baseh ,
Kecamatan Kedung Banteng, Kabupaten Banyumas
memiliki potensi energy listrik sebesar 2,845 MW
Kata kunci : ,Perencanaan, PLTMH, turbin,
generator.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Krisis listrik yang terjadi di Indonesia
disebabakan oleh ketidaksesuaian anatara kebutuhan
masyarakat yang semakin meningkat dari waktu ke
waktu dan kemampuan pemerintah menyediakan
listrik. Sampai saat ini, sumber energi pembangkit
listrik di Indonesia sebagian besar tergantung pada
solar , gas alam, dan batubara. Ketiga jenis bahan
bakar ini membutuhkan transportasi agar dapat sampai
ke lokasi pembangkit listrik. Jika transportasi
pengangkutan bahan bakar ini terganggu karea cuaca
buruk atau gelombang laut besar, pembangkit listrik
akan terganggu. Sebagaimana yang kita rasakan saatsaat ini adalah pemadaman listrik bergilir , baik di
kota besar maupun di daerah. Komitmen pemerintah
untuk mengatasi hal ini adalah mengembangkan
pembangkit listrik sebesar 10.000 MW ( Mega Watt ).
Sesungguhnya Indonesia kaya akan sumber
energi pembangkit listrik, antara lain batubara, bahan
bakar fosil, panasbumi, air, angin, matahari, nuklir
dan biomassa. Air merupakan sebagai salah satu
energy terbarukan diharapkan dapat berperan
maskimal dalam pengembangan ini. Hal ini
dikarenakan jumlah perairan di Indonesia lebih luas
daripada daratan yang ada.
Di Indonesia ini
pembangkit yang berasal dari air masih belum
dimaksimalkan. Dari peraiaran yang luas seperti
PLTA maupun perairan yang kecil seperti PLTMH (
Pembangkit listrik Tenaga Mikro/Mini Hydro).
Untuk membantu PT. PLN dalam menambah
daya listrik yang dibutuhkan pelanggan, maka
diperlukannya pembangkit-pembangkit dalam skala
kecil dengan menggunakan PLTMH ( Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro/Mini Hydro). Oleh karena itu
sangat diperlukan sekali adanya studi kelayakan
PLTMH ( Feasibilty Studi).
1.2.
Tujuan
Adapun tujuan dari Kerja Praktek ini adalah
meliputi beberapa hal diantaranya:
1. Untuk menerapkan teori yang selama ini telah
didapatkan di bangku kuliah.
2. Mengetahui pembuatan Feasibility Studi (
Studi Kelayakan ) PLTMH Logawa Desa
Baseh Kabupaten Banyumas Jawa Tengah
terutama di hal perencanaan mekanikal dan
elektrikal
1.3.
Batasan Masalah
Dalam Makalah Seminar Kerja Praktek ini
pembahasan dibatasi pada :
1. Laporan Kerja Praktek ini membahas tentang
prisip kerja PLTMH secara umum
2. Membahas tentang komponen-komponen
PLTMH secara umum
3. Membahas tentang perencanaan mekanikal
dan elektrikal PLTMH Logawa sesuai dengan
Studi Kelayakan
BAB II
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA
MINIHIDRO
2.1
Penjelasan PLTMH ( Pembangkit Listrik
Tenaga Minihidro )
PLTMH
merupakan
singkatan
dari
Pembangkit Listrik Tenaga Mini Hydro atau dalam
bahasa Inggrisnya (MHP). PLTMH adalah suatu
sistem pembangkit listrik dengan menggunakan
sumber energi dari tenaga air. Mini menunjukan
ukuran kapasitas pembangkit, yaitu antara 1MW –
10MW menurut Permen ESDM Tahun 2002.
Adapun klasifikasi dari pembangkit listrik
tenaga hydro ini berdasarkan ukuran kapasitasnya.
Walaupun ada sejumlah definisi yang berbeda, dalam
hal ini saya akan memakai klasifikasi berdasarkan
standard UNINDO dan Permen ESDM Tahun 2002.
Tabel 1 Klasifikasi Pembangkit Tenaga Air
2.2
Keunggulan dan Kekurangan PLTMH
Tenaga air merupakan salah satu cara untuk
membangkitkan listrik yang telah dimanfaatkan sejak
jaman dulu oleh penduduk Indonesia, dan dikenal
dengan istilah kincir. Secara prinsip kerja, kincir
dengan PLTMH adalah sama, tetapi secara teknologi
PLTMH jauh lebih modern dan lebih efisien. Adapun
beberapa
keunggulan
pemanfaatan
PLTMH
dibandingkan dengan teknologi lain adalah :
a. Kondisi geografis sebagian besar wilayah
Indonesia yang berbukit dan curah hujan yang
memadai sepanjang tahun merupakan potensi
yang luar bisa untuk pengembangan PLTMH.
b. PLTMH tidak menyebabkan polusi dan
kerusakan lingkungan, bahkan masyarakat
sekitar akan diajak turut serta menjaga hutan
sebagai sumber air.
c. PLTMHdapat beroperasi penuh 24 jam setiap
hari, karena air tidak tergantung siang atau
malam.
d. Lebih dari 80% komponen PLTMH telah
dapat dibuat di dalam negeri oleh industriindustri kecil dan menengah yang tersebar di
seluruh negeri.
e. PLTMH dapat lebih panjang umur
dibandingkan dengan pembangkit listrik
lainnya jika dipelihara dengan baik.
f. PLTMH sangat cocok untuk melayani
kebutuhan listrik masyarakat pedesaan, dan
daerah
terpencil
sehingga
mampu
meningkatkan kualitas hidup dan ekonomi
masyarakat desa. Perubahan sistem kerja
PLTMH lebih lambat, air sebagai sumber
energi berubah secara berangsur-angsur dari
hari ke hari, tidak dari menit ke menit seperti
halnya angin.
g. Pengoperasian dan perawatan PLTMH sangat
mudah dan murah dibandingkan dengan
generator diesel atau pembangkit lainnya.
h. Energi listrik atau energi mekanik yang
dihasilkan dapat digunakan untuk usaha
produktif dan meningkatkan produktivitas
ekonomi di daerah terpencil.
Meskipun demikian ada juga sejumlah
kekurangan yang harus dipertimbangkan ketika
membandingkan PLTMH dengan sumber energy lain.
Pembangkit listrik air skala kecil identik dengan :
a. Biaya investasi yang relatif besar untuk
pembangunan PLTMH, meskipun biaya
operasinya rendah.
b. Memerlukan penguasaan pengetahuan khusus
yang kadang tidak tersedia dimasyarakat
setempat. Perlu diperhatikan bahwa PLTMH
bukan merupakan pembangkit listrik tenaga
air (PLTA) yang dikecilkan, tetapi sebuah
pembangkit yang memerlukan perencanaan
dan pembangunan yang unik dan berbeda
dengan PLTA.
c. Meskipun PLTMH memerlukan perhatian
yang sederhana, tetapi harus dilakukan secara
terus menerus, terutama dalam operasional
dan
perawatannya.
Kadang-kadang
masyarakat desa tidak dipersiapkan untuk
melakukannya, sehingga mereka kurang
terorganisir, kurang sadar dan kurang rasa
memiliki. Akibatnya PLTMH kurang mampu
bertahan lama. Hal ini merupakan aspek yang
harus diperhatikan dengan teliti dalam
merencanakan sebuah PLTMH.
2.3
Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga
Minihidro
PLTMH bekerja ketika air dalam jumlah dan
ketinggian tertentu dijatuhkan melalui pipa pesat
(penstok) dan menggerakan turbin yang dipasang
diujung bawah pipa.
2
Gambar 1 Tinggi jatuh (head) pada PLTMH
Putaran turbin di kopel (dihubungkan) dengan
generator
sehingga
generator
berputar
dan
menghasilkan energy listrik. Listrik yang dihasilkan
dialirkan melalui kabel listrik ke rumah- rumah
penduduk atau konsumen lainnya atau juga
disambungkan ke jaringan listrik yang sudah ada. Jadi
PLTMH mengubah energy potensial yang berasal dari
air menjadi energi listrik. Untuk memanfaatkan energi
air dengan tepat dan menghasilkan energi listrik yang
baik, diperlukan peralatan yang sesuai dan
perencanaan yang baik.
2.4
Komponen PLTMH
Gambar 3 Peralatan Mekanikal dan elektrikal
Peralatan elektro-mekanikal adalah semua
peralatan yang dipergunakan untuk merubah energi
potensial air menjadi energi listrik. Peralatan
utamanya terdiri dari :
2.4.2.1 Turbin
Merupakan
peralatan
mekanik
yang
mengubah energi potensial air menjadi energi
mekanik (putaran). Air yang memiliki tekanan dan
kecepatan tertentu menumbuk sudu sudu turbin dan
memutar runner turbin sehingga berputar dengan daya
yang sebanding dengan daya dari potensi air.
Ada beberapa jenis turbin yang digunakan
dalam pemanfaatan PLTMH yang disesuaikan dengan
besarnya debit air dan tinggi jatuh. Turbin yang paling
banyak digunakan untuk PLTMHdi Indonesia adalah :
- Turbin crossflow : cocok untuk aplikasi tinggi jatuh
medium 10 – 100 meter.
Gambar 2 Skema PLTMH
2.4.1










Komponen Sipil
Bendung Pengalihan ( Diversion Weir )
Intake ( Saluran Pemasukan )
Bak Pengedap ( Sand Trap )
Saluran Pembawa ( head race channel )
Saluran Pelimpah ( spillway )
Bak Penenang ( forebay )
Saringan
Pipa Pesat (penstock)
Saluran Pembuang ( Tailrace Channel
Rumah Pembangkit ( power house )
2.4.2
Peralatan Mekanikal dan Elektrikal
Gambar 4Turbin Crossflow
- Turbin propeller ( open flume ): cocok untuk tinggi
jatuh yang rendah 2 – 10 meter dengan debit air
yang besar.
Gambar 5 Turbin Propeller
3
- Turbin Pelton : cocok untuk tinggi jatuh yang tinggi
lebih dari 80 meter.
Gambar 6 Turbin Pelton
2.4.2.2 Generator
Gambar 7 Generator
Generator merupakan komponen yang
berfungsi merubah energy mekanik berupa putaran
menjadi energi listrik yang dikopel dengan turbin
untuk membangkitkan energy listrik.
2.4.2.3 Panel Listrik dan AlatKontrol
Panel listrik merupakan tempat dimana
sambungan kabel (terminal) dan peralatan pengaman
listrik (MCB) serta meter listrik ditempatkan.
Gambar 8 Panel Listrik
2.4.3
Jaringan Sistem Distribusi
Pada system ini dibutuhkan beberapa
komponen, yaitu :
 Kabel Penghantar
 Tiang Distribusi
 Komponen-komponen yang terdapat ditiang
BAB III
UMUM PLTMH LOGAWA
1. Nama Rencana Usaha : Pembangkit Listrik
Tenaga Mini Hidro
2. Lokasi Kegiatan
a. Sungai
: Logawa
b. Dusun
: Rabuk
c. Desa
: Baseh
d. Kecamatan
: Kedungbanteng
e. Kabupaten
: Banyumas
f. Propinsi
: Jawa Tengah
g. Posisi Geografi
: 7˚20’31.63 S ,
109˚10’53.06 T
h. Elevasi
: ± 465
3. Skala Usaha dan kegiatan direncanakan
dengan kapasitas 3,071 kW dengan jarak ke
jaringan menegah ± 7,1 km.
4. Luas Lahan
: ± 2,5 Ha
5. Hidrologi
a. Sumber
: Sungai Logawa
b. Debit Maximum
: 4,5 m3/dt
c. Debit Minimum
: 0,54 m3/dt
6. Daya dan Energi
a. Debit Desain
Turbin Cross flow : 4,5 m3/dt pada saat
maksimal ( penghujan ) dan 0,54 lt/dt
pada saat minimal
b. Tinggi Jatuh Netto : 80 m
c. Kapasitas Terpasang
: 3,071 kW
Ringkasan Komponen Teknis PLTMH Logawa
1. Bendung
a. Tipe, Material Konstruksi : Bendung tetap
, Mercu Bulat, pasangan batu kali dan
beton bertulang
b. Panjang Bendung
: 75 m
c. Tinggi Mercu
: 3,15 m
d. Lebar Bendung
: 13,5 m
2. Bangunan
Pengambilan
dan
Saluran
Penghantar
a. Tipe Bangunan Pengambil : Pintu geser
dengan Saringan Sampah
b. Tipe Saluran
: Saluran Terbuka
c. Dimensi Saluran : 6 m Penampang
Atas
d. Tinggi Jagaan Saluran
: 0,6 m
3. Kolam Pengendap Pasir
a. Tipe, bentuk
: Saluran Terbuka
b. Tinggi Jagaan
: 0,6 m
c. Konstruksi
: Pasangan Batu Kali
dan Cor Beton
4. Bak Penenang
a. Tipe
: Bak Terbuka
b. Konstruksi
: Pasangan Batu Kali
dan Beton Bertulang, dengan penyaring
sampah
c. Tinggi Jagaan
: 0,8 m
5. Pintu Pengambilan Pipa Pesat
a. Tipe
: Governor
6. Pipa Pesat
a. Tipe, Material
: Mild Steel
4
7.
8.
9.
10.
11.
b. Diameter Dalam
: 1,8 m
c. Panjang
: 560 m
Gedung Sentral
a. Tipe Material Konstruksi : Beton
Bertulang
Saluran Pembuang
a. Tipe, Material
: Saluran Terbuka,
Pasangan Batu Kali
b. Dimensi
: 1,6 m Penampang Atas
Turbin dan Generator
a. Tipe Turbin : Cross Flow
b. Kapasitas Output
Turbin max : 1 x 3.071 kW
c. Generator :
Sycronous
Horizontal
Generator
d. Kapasitas Output
Generator max
: 2,845 kW
Transformator
a. Tipe
: Onan ( outdoor )
b. Kapasitas
: 4000 kVa
Jaringan Transmisi
a. Tegangan
: 20 kV
b. Jarak jaringan ke Existing : ± 7,1 Km
c. Jenis Penghantar : Konduktor AAAC
BAB IV
PERENCANAAN MEKANIKAL DAN
KELISTRIKAN PLTMH LOGAWA
4.1
Lokasi PLTMH
Sungai Logawa adalah sungai yang terletak di
Desa Baseh , Kecamatan Kedungbanteng, Kabupaten
Banyumas, Jawa Tengah. Memilik lokasi scheme
pada koordinat . 7˚20’31.63 S , 109˚10’53.06 T.
Gambar 9 Lokasi PLTMH Logawa
Di lokasi tersebut di dapat data sebagai berikut :

Gross head
: 80 m

Debit maksimum: 4,5 m3/detik

Debit optimum : 4,5 m3/detik

Debit minimum : 0.54 m3/detik
4.2
Mekanikal dan Kelistrikan
Secara teknis, minihidro memiliki 3
komponen utama air sebagai sumber energi, turbin
dan generator. Air yang mengalir dengan kapasitas
tertentu disalurkan dan ketinggian tertentu menuju
rumah instalasi (rumah turbin) yang akan menumbuk
turbin dimana turbin sendiri dipastikan akan
menerima energi air tersebut dan mengubahnya
menjadi energi mekanik berupa berputarnya poros
turbin. Poros yang berputar tersebut kemudian
ditransmisikan ke generator dengan menggunakan
kopling. Generator tersebut akan menghasilkan energi
listrik yang akan masuk ke system kontrol arus listrik
sebelum dialirkan ke rumah atau keperluan lainnya
(beban). Begitulah secara ringkas proses minihidro
merubah energy aliran dan ketinggian air menjadi
energi listrik.
Secara singkat perinsip kerja dari suatu pembangkit
PLTMH ditunjukkan pada Gambar 4.1
Gambar 10 Prinsip kerja suatu PLTMH
Berdasarkan deskripsi di atas maka dapat
disimpulkan bahwa suatu pembangkit listrik tenaga
mini hidro tergantung dengan debit air, ketinggian
(tinggi jatuh atau ) dan efisiensi.
Formulasi sederhana untuk analisis daya (P)
yang dibangkitkan dari suatu pembangkit PLTMH
adalah :
dimana :
P = daya yang dibangkitkan ( Watt )
Q = Debit air (m3/det)
H = Ketinggian (m)
η = Efisiensi dari sistem
9,8 = Konstanta gravitasi bumi (m/det2)
Pembangkit
listrik
tenaga
minihidro
(PLTMH) merupakan pembangkit listrik yang
menggunakan energi potensial air dan dapat
dikelompokkan berdasarkan metode mendapatkan
head , sistem operasi dan jenis turbin yang
dipergunakan.
4.2.1
Pemilihan Turbin
Turbin air berperan untuk mengubah energi
air (energi potensial, tekanan dan energi kinetik)
menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros.
Putaran poros turbin ini akan diubah oleh generator
menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerjanya,
turbin air dibagi menjadi kelompok yang ditunjukkan
Tabel 4.2
Tabel 2 Jenis Turbin
5
Cara kerja kedua tipe turbin tersebut diuraikan sebagai
berikut.
a. Turbin Impuls
Turbin jenis ini meliputi crossflow
,pelton dan turgo, menggunakan tekanan
yang sama pada setiap sisi sudut geraknya
( runner ) dimana bagian turbin yang
berputar.
b. Turbin Reaksi
Turbin ini meliputi jenis francis dan
kaplan/propeller , menggunakan energi
kinetik dan tekanan dikonversikan di
runner. Secara umum, jenis turbin ini tidak
menerima tumbukan dan hanya mengikuti
aliran air.
Gambar 11 Jenis-jenis turbin
Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air
relatif
spesifik.
Beberapa
daerah
operasi
memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin.
Pemilihan jenis turbin pada daerah operasi yang
overlapping ini memerlukan perhitungan yang lebih
mendalam.
Secara mendasar daerah kerja operasi turbin
menurut Keller dikelompokkan menjadi
a. Low head powerplant dengan tinggi jatuhan
air ( head ) ≤ 10 m.
b Medium head powerplant dengan tinggi
jatuhan antara low head dan high-head
c High head power plant dengan tinggi
jatuhan air yang memenuhi persamaan
H ≥100 (Q) : 0 113m3/det
dimana
H = Head ( m )
Q = debit rencana hasil analisis (m3/ det)
Tabel 3 Daerah Operasi Turbin
Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan
berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis jenis
turbin khususnya untuk suatu desain yang sangat
spesifik. Tahap awal pemilihan jenis turbin dapat
diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter
parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi
turbin yaitu :
a Faktor tinggi jatuhan air efektif (net head)
dan debit yang akan dimanfaatkan untuk
operasi turbin merupakan faktor utama
yang mempengaruhi pemilihan jenis
turbin Sebagai contoh turbin pelton
efektif untuk operasi pada head tinggi
sementara turbin propeller sangat efektif
beroperasi pada head rendah
b Faktor daya ( power )yang diinginkan
berkaitan dengan head dan debit yang
tersedia
c Kecepatan (putaran turbin) yang akan
ditransmisikan ke generator.
Daya Turbin
Besarnya suatu daya turbin ditentukan oleh aliran dari
sungai ( debit air ) yang ada di lokasi tersebut. Sungai
Logawa memiliki aliran air ( debit ) , sebagai berikut :
- Debit maksimum
: 4,5 m3/det.
- Debit minimum
: 0,54 m3/det
Dari data diatas maka didapat besarnya daya yang
dihasilkan dalam keadaan maksimum dan minimum
sesuai dengan debit yang dihasilkan :
a. Pada saat debit maksimum :
P = 9.81xQxHx
P = 9,81x4,5x80x0,87
6
P = 3.071 KW
b. Pada saat debit minimum
P = 9.81xQxHx
P = 9,81x0,54x80x0,87
P = 368.7 kW
Dari perhitungan diatas maka didapatkan daya
yang dihasilkan dalam keadaan maksmum sebesar
3,071 kW dan pada saat minimum didapatkan daya
sebesar 368,7 kW
Dari penjelasan diatas maka turbin yang
cocok digunakan di sungai Logawa Desa Baseh
Kecamatan Kedungbanteng Kabupaten Banyumas
Jawa Tengah adalah Turbin Cross Flow.
Penjelasannya berikut :


Perlindungan
korosi
(sandblasting,
priming min. 100 μm,finishing min. 100
μm)
Tingkat kebisingan pada 1 m jarak max.
90 dB
Efisiensi turbin  = 0.87 dapat dicapai pada
aplikasi turbin CrossFlow tipe yang direkomendasikan
untuk PLTMH Logawa. Pada perencanaan generator
di pilih generator dengan putaran nominal 1000 rpm.
Kecepatan turbin yang direncanakan sama dengan
kecepatan putaran generator.
4.2.2
Generator
Tipe generator yang akan dipergunakan di
PLTMH Logawa adalah generator sinkron horizontal
shaft dengan putaran sebesar 1000 rpm. Generator
akan di Koppel langsung dengan penggerak
utamanya (turbin). Titik netral belitan stator dari
generator akan ditanahkan melalui trafo pentanahan
(trafo distribusi) dengan belitan sekundernya
disambung dengan tahanan. Pada generator PLTMH
Logawa menggunakan kecepatan 1000 rpm sehingga
kutub dalam generator berjumlah :
𝑁=
Gambar 12 Bagian turbin jenis crossflow
Bedasarkan pertimbangan teknis dan kinerja
sistem di atas pemilihan turbin yang cocok untuk
PLTMH Logawa adalah turbin CrossFlow dengan
shaft horizontal.
Berikut detail mengenai komponen turbin Crossflow
untuk PLTMH Logawa :













Turbin crossflow 2 sel, G 125.054/26 g
Diameter runner 1250 mm
Lebar runner 540 mm
Diameter poros 260 mm
Nilai putaran 290/min
Putaran maksimal 627/min (runaway
speed)
Bantalan tanpa gesekan didisain untuk
masa kerja lebih dari 100000 jam operasi
2 x guide vane dipisahkan dipasang
dengan bebas pemeliharaan bantalan
Pipa inlet
Pipa outlet terintegrasi ke dalam bingkai
pelat dasar
konstruksi casing las yang kuat
bobot shutdown darurat (gravimetri) yang
dipasang di lengan tuas
sensor untuk pembacaan revolusi dan
posisi guide vane
120 𝑓
𝑃
Dimana :
N = perputaran generator ( rpm )
f = frekuensi ( Hz )
P = Jumlah kutub
Sehingga di dapat ,
120 𝑓
𝑁=
𝑃
120 50
1000 =
𝑃
120 50
𝑃=
1000
P = 6 Kutub
Besarnya daya keluaran generator pada
PLMH Logawa pada saat keadaan debit maksimum
adalah sebagai berikut :
P = 9.81xQxHx tx g
P = 9,81x4,5x80x0,87x0.926
P = 2845 kW
Sedangkan pada saat debit minimum, adalah :
P = 9.81 x Q x H x t x g
P = 9,81x0,54x80x0,87x 0.926
P = 341,4 kW
Arus generator dari daya yang dihasilkan oleh
generator tiga phasa dihitung dengan persamaan :
P = 3 . 𝑉. 𝐼. cos 𝜃
𝑃
I = 3 .𝑉.cos 𝜃
I=
2845
3 .6,3.0,9
7
I = 289,7 A
Dimana :
P
= daya yang dihasilkan generator ( Watt )
I
= arus ( Ampere )
V
= tegangan ( volt )
cos 𝜃 = faktor daya
Maka dari perhitungan diatas didapatkan arus
pembangkitan pada generator sebesar 289.7 A.
Spesifikasi generator untuk PLTMH Logawa
adalah sebagai berikut :
Tabel 4 Spesifikasi Generator PLTMH Logawa
Type
Kapasitas (KVA)
Tegangan (KV)
Putaran (rpm)
Overspeed (rpm)
Faktor daya
Efisiensi
Frekwensi (Hz)
Variasi tegangan
Sistem eksitasi
Generator 3 
3.636 KVA
6,3 KV
Kelas isolasi
1000 rpm
2163 rpm
0,9
0,926
50 Hz
 5%
tanpa sikat dengan selfexcited
H/F
IP
23
Berikut detail mengenai komponen generator untuk
PLTMH Logawa :
 generator sinkron pada desain tenaga air
 horizontal
 sedikit sikat, eksitasi sendiri, ventilasi
sendiri, hubung bintang
 diuji sesuai IEC 34
 Disain pf 0,926
 nilai output PN = 3636 kVA (termasuk
15% batas keselamatan faktor daya 0,926)
 nilai putaran 1000/min
 putaran maksimal 2163/min ( kecepatan
putaran )
 tegangan 6,3 kV , frekuensi 50 Hz
 proteksi IP 23, pendingin IC 01, kategori
insulasi H/F
 anti gesekan dirancang untuk masa kerja
lebih dari 100.000 jam operasi
 anti pemanas kondensasi
 sensor temparatur ( belitan , bantalan-5 x
PT100)
 jangkar untuk generator
Pemilihan Transformator
Trafo daya utama akan menaikkan tegangan
daya yang dibangkitkan generator dari tegangan 6.3
kV menjadi 20 kV. Desain trafo ini adalah 2 (dua)
belitan dengan hubungan star/star dengan titik netral
belitan 20 kV nya di tanahkan melalui resistor.
Ketentuan transformator PLTM Logawa
sebagai berikut :
1. Transformator utama yang digunakan adalah
transformator pasangan luar (outdoor) dan
untuk transformator pemakaian sendiri
digunakan transformator tipe pasangan dalam
( indoor). Kapasitas transformator utama
harus disesuaikan dengan kapasitas generator,
sedangkan untuk transformator pemakaian
sendiri harus disesuaikan dengan kapasitas
pemakian beban yang terdiri dari beban
essensial dan beban non essensial di PLTMH
Logawa.
2. Tegangan primer transformator utama harus
sama dengan tegangan output generator,
sedangkan tegangan sekunder harus sama
dengan tegangan di sistem jaringan eksiting.
Tegangan primer generator pemakaian sendiri
sama dengan tegangan di sistem jaringan dan
tegangan sekundernya sesuai dengan tegangan
peralatan-peralatan yang digunakan di
PLTMH Logawa.
3. Pemilihan
transformator
baik
untuk
transformator utama maupun transformator
pemakaian
sendiri
sebaiknya
memperhitungkan efisiensi dari transformator
dengan tidak mengabaikan rugi-rugi dari
setiap jenis transformator.
Gambar 13 Desain Transformator
Perhitungan pemilihan daya transformator
berdasarkan daya yang dihasilkan oleh generator yaitu
sebesar 2845 kW dengan nilai factor daya sebesar 0,9.
Sedangkan besaran nilai nominal dari transformator
menggungakan satuan VA, sehingga daya yang
dikeluarkan generator ( dalam bentuk kW ) diubah
kedalam bentuk VA , dengan persamaan :
P = S cos 𝜃
𝑃
S=
cos 𝜃
Maka didapatkan :
S = 2845 / 0,9
S = 3161,1 kVA
4.2.2
Dengan memberikan pembebanan pada
transformator sebesar ±80% dari nilai nominal
transformator sehingga ,
S = 3161,1 / 0,8
S = 3951,4 kVA
8
Sehingga dalam pemilihan transformator pada
PLTMH Logawa sebesar 4000kVA
Besarnya daya pembangkitan yang siap
dialirkan
dapat
memperhitungkan
efisiensi
transformator dengan asumsi beban transformator
dalam keadaan penuh , sesuai dengan name plate
transformator
sebesar 98,84%. Sehingga daya
keluaran yang siap dibangkitkan dapat dihitung
dengan persamaan ,
P = 9.81xQxHx tx g x  tr
P = 9,81x4,5x80x0,87x0.926 x 0,9884
P = 2812 kW
Dengan menggunakan persamaan , maka arus
yang keluar pada sisi sekunder sebesar ,
𝑃
I=
I=
3 .𝑉.cos 𝜃
2812
3 .20.0,9
I = 90,2 A
Arus 3 fasa di sisi sekunder ( jaringan 20 kV )
normalnya sebesar 90,2 A.
Berikut detail mengenai transformator
outdoor yang akan digunakan PLTMH Logawa :
 HV / LV
: 20 / 6,3 kV
Berikut detail mengenai transformator indoor
yang akan digunakan PLTMH Logawa :
 Kapasitas
: 25 kVA
 Arus beban nol
: 3,3 %
 Hubung singkat impedansi : 4 %
 Rugi besi
: 200 watt
 Rugi tembaga
: 900 watt
 Jumlah rugi total
: 1100 watt
 Vektor group
: Yyn0
 Tipe pendingin
: ONAN
 Efisiensi faktor daya 1:95,79 (100%)
 Dimensi
- Panjang
: 980 mm
- Lebar
: 1300 mm
- Tinggi
: 1386 mm
 Volume oli
: 200 L
 Berat
: 610 kg
 HV / LV
: 20 / 0,38
KV
4.2.3
Jaringan Listrik
Berikut adalah line diagram Gardu Induk
Kalibakal :
Gambar 15 Line Diagram Gardu Induk Kalibakal
Gambar 14 Letak Trannsformator Outdor atau Utama













Kapasitas
: 4000 kVA
Arus beban nol
: 1,6 %
Hubung singkat impedansi : 7,5 %
Rugi besi
: 4250 watt
Rugi tembaga
: 34000 watt
Jumlah rugi total
: 37500 watt
Vektor group
: Yyn0
Tipe pendingin
: ONAN
Efisiensi pada faktor daya 1
:98,84 (100%)
Tingkat suara kebisingan : 62 DB
Dimensi
- Panjang
: 2900 mm
- Lebar
: 1700 mm
- Tinggi
: 2460 mm
Volume oli
: 1800 L
Berat
: 6870 kg
PLTMH Logawa terletak di desa Baseh,
kecamatan Kedungbanteng kabupaten Banyumas.
Sungai Logawa berada jauh dari jalan raya utama,
sehingga di area power house sampai dengan
ekxisting 3 phasa 20 kV milik PT.PLN cukup jauh,
dari power house menuju ke jaringan distribusi
terdekat berjarak 7100 meter. Tiang jaringan distribusi
yang terdapat di area PLTMH adalah tiang dengan
kode KBL03-153. Karena jarak yang cukup jauh
maka dari power house hingga ekxisting PT.PLN
 144 tiang untuk
terdekat
membutuhkan
menyalurkan daya dari power house PLTMH ke
jaringan ekxisting 3 phasa 20 kV terdekat dengan
kontur tanah bertebing.
9
Tabel 5 Jarak bebas untuk konduktor pada jaringan
distribusi
Lintasan
Distribusi
Memotong
jalan
Sepanjang
jalan
Tempat
lain
Jarak Bebas minimal (m)
Tegangan
Tegangan
> 20 KV
< 20kV
6,5
4,0
6,0
4,0
6,0
4,0
Jarak bebas
konduktor
yang harus
diperhatikan dikarenakan disekitar jaringan distribusi
dari lokasi PLTMH terdapat banyak pohon dan pada
lokasi persawahan. Pentingnya jarak bebas konduktor
bertujuan untuk kepetingan keamanan dan
keselamatan bagi manusia dan makhluk hidup yang
ada di sekitar jaringan distribusi, yang di tinjau juga
dari SPLN. Kabel konduktor yang akan dipakai pada
PLTMH Logawa adalah konduktor dengan tipe 3 x
AAAC 240 mm².
Analisa Jaringan Menggunakan ETAP 7.0
Untuk mengetahui keandalan dan mengetahui
seberapa besar daya PLTMH terserap oleh beban
maka diperlukan analisa aliran daya pada jaringan.
Untuk menganalisa jaringan KBL 10 sebelum dan
sesudah PLTMH masuk diperlukan software ETAP
7.0 sehingga dapat mengetahui seberapa besar
efisiensi PLTMH terhadap daya yang dihasilkan dan
daya yang diserap dijaringan 20 kV eksisting dan
keandalan jaringan eksisting dari adanya PLTMH
tersebut.
Didapat grafik gabungan antara PLTMH dan
jaringan yang sudah ada di kalibakal 10 , yaitu :
Berikut adalah analisa dalam bentuk table :
Tabel 6
Analisa jaringan KBL 10 sebelum dan
sesudah PLTMH beroperasi secara parallel
Titik
Parameter
Feeder
KBL 10
(real time
)
Arus
Daya Reaktif
(kVAR)
Daya Semu
(kVA)
Daya Aktif
(kW)
Tegangan (kV)
Lokasi
Parameter
PLTMH
Logawa
Arus
Daya Reaktif
(kVAR)
Daya Semu
(kVA)
Daya Aktif
(kW)
Tegangan (kV)
Kondisi
Sebelum
Sesudah
271,1
206
5043
4158
9252
7083
7756
5734
19,716
19,867
Rate
PLTMH
289,7
Primer
Sekunder
202,9
63,9
1377,8
885
799
3161
2213
2173
2845
2028
2020
6,3
6,3
20
Dari table terlihat daya yang terserap dari
PLTMH pada keadaan beban puncak yaitu sebesar
71,28 % (2028 kW dari 2845 kW), dimana PLTMH di
hubungkan secara paralel dengan jaringan eksisting 20
kV. Dari keandalan juga dapat terlihat pada tegangan
jaringan, dimana drop tegangan jaringan menjadi
berkurang pada ujung jaringan maupun pada tiap
lokasi di penyulang KBL 10.
4.3 Rancangan
Anggaran
Biaya
Sistem
Mekanikal dan Elektrikal
Pada suatu perencanaan Pembangkit Listrik
Tenaga MiniHydro, dibutuhkan suatu perencanaan /
rancangan biaya yang dibutuhkan, berikut adalah
rincian biaya dalam pembangunan system mekanikal
dan elektrikal di PLTMH Logawa:
Table 7 Rancangan Anggaran Biaya
Alat
Turbin dan Generator
Transformator
Jaringan Distribusi 20 kV
Sistem Proteksi
Kabel Jaringan
Jumlah
Gambar 16 Grafik jaringan KBL 10 + PLTMH
Total
Rp. 10.271.400.000,00
Rp. 439.756.200,00
Rp. 921.106.945,00
Rp.359.687.000,00
Rp. 213.365.450,00
Rp. 12.205.315.450,00
Jadi dana yang dibutuhkan dalam perencanaan
system mekanikal dan elektrikal di PLTMH Logawa
sebesar : Rp. 12.205.315.450,00
10
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan analisa yang tertulis
dalam laporan ini tentang studi kelayakan
dalam hal mekanikal dan elektrikal PLMH
Logawa, maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Potensi energy air pada sungai Logawa
Desa Baseh Kecamatan Kedungbanteng
Kabupaten Banyumas Jawa Tengah,
memungkinkan
untuk
dibangun
Pembangit Listrik Tenaga Minihidro.
2. Perencanaan PLTMH di Sungai Logawa
ini menggunakan turbin Crossflow untuk
menggerakan generator.
3. Pembangkit yang direncanakan di
Logawa ini menggunakan generator
sinkron dan menghasilkan daya output
sebesar 2,845 MW
4. Hasil listrik dari PLTMH Logawa
menggunakan sistem interkoneksi yang
akan disambungkan dengan jalur jaringan
tegangan menengah dengan kabel 240
mm2 yang terletak sejauh 7,1 km
5. Jaringan ini akan disambungkan ke Gardu
Induk Kalibakal Purwokerto di penyulang
10 ( KBL 10 )
6. Dana yang dibutuhkan dalam perencanaan
system mekanikal dan elektrikal di
PLTMH
Logawa
sebesar
Rp.
12.205.315.450,00
Saran
Saran-saran yang penulis dapat sampaikan
adalah sebagai berikut :
1. PT. Adhisatya ( Pihak perusahaan )
secepatnya berkomunikasi dengan pihak
PLN Persero Jawa Tengah, agar PLTMH
Logawa segera dibangun dan terus
dikembangkan
2. Setelah perencanaan ini sudah diterima,
lebih baik ada pihak mahasiswa yang ikut
dalam proses pembangunan guna
meningkatkan penelitian riset bagi
mahasiswa.
2009. Mosul Pelatihan Operator
Mikrohidro. Jakarta
[3] Warsito,S. 2005.
Studi Awal
Perencanaan Sistem Mekanikal
dan Kelistrikan Pembangkit Listrik
Tenaga
Minihidro,
Seminar
Nasional, Jurusan Teknik Elektro
Fakultas
Teknik
Industri
Universitas Islam Sultan Agung
Semarang.
[4] Kristiati , M. ,Th, 2011. SSumber Energi
Penghasil Listrik, Yogyakarta,:PT.
Citra Aji Pramana.
BIODATA
Alvian Dwi Hendrawan ( L2F 009
049 ). Dilahirkan di Jakarta,
Indonesia, pada tanggal 7 September
1990. Menempuh pendidikan TK
Pergunas Jakarta, SD Negeri 03
Cempaka Baru Jakarta, SMP Negeri
119 Jakart, SMA Negeri 1 Jakarta
dan sekarang sedang menempuh
pendidikan di Universitas Diponegoro Fakultas
Teknik Jurusan Teknik Elektro, Konsentrasi
Ketenagaan.
Mengetahui,
Pembimbing
5.2
Dr.Ir. Joko Windarto,MT
NIP. 196405261989031002
DAFTAR PUSTAKA
[1] Departemen ESDM Direktorat Jenderal
Listrik dan pemanfaatan Energi .,
2009. Pedoman Studi Kelayakan
Mekanikal Elektrikal. Jakarta
[2] Departemen ESDM Direktorat Jenderal
Listrik dan pemanfaatan Energi .,
11