BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian atau pengambilan data ini akan dilakukan di PLTU Labuhan Angin.Penelitian atau Pengambilan Data akan dilaksanakan setelah proposal diseminarkan dan disetujui. 3.2 Peralatan dan Data Sekunder Data sekunder yang digunakan untuk melakukan penelitian ini diperoleh dari data PLTU Labuhan Angin yaitu data generator, data beban yang dilayani generator, data temperatur pada bagian stator generator. Karena Penelitian ini merupakan study kasus pada PLTU Labuhan Angin maka percobaan tidak dilakukan oleh kami secara langsung tetapi dapat diamati dan diperoleh data tersebut dari PLTU Labuhan Angin. 3.3 Variabel yang Diamati Dalam penelitian iniada beberapa hal yang menjadi variabel untuk diamati dan akan dianalisa yaitu sebagai berikut: Karakteristik udara tekan Temperatur pada stator generator (keadaan aktual). Rugi-rugi pada generator. Daya output yang dihasilkan generator. Tegangan & arus eksitasi. Tahanan DC pada belitan stator. 31

2 3.4 Prosedur Penelitian Prosedur penelitian dalam tugas akhir ini dapat dilihat pada flowchartdibawah ini: Diagram Alir (Flowchart) Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perhitungan Nilai Efektivitas 32

3 1. Pengambilan Data Data yang dibutuhkan dari PLTU Labuhan Angin. Berikut ini spesifikasi generator : Generator sinkron 143,7 MVA Rating Tegangan 13,8 KV Rating Arus 6,014 A Berikut ini data-data yang dibutuhkan dalam penelitian. Karakteristik udara tekan. Temperatur pada stator generator (keadaan aktual). Rugi-rugi pada generator. Daya output yang dihasilkan generator. Tegangan & Arus eksitasi. Tahanan DC pada belitan stator. 2. Analisa Data Data-data yang telah diperoleh tersebut kemudaian digunakan untuk dilakukan perhitungan berdasarkan rumus yang telah ditentukan.data-data yang dibutuhkan tersebut telah diuraikan pada poin pengambilan data diatas. 3. Melakukan Perhitungan Suhu dengan Asumsi Beban Berdasarkan data-data tersebut dilakukanlah perhitungan untuk mencari temperatur pada bagian stator dari generator untuk berbagai keadaan, yaitu saat generator diasumsikan berbeban 15%, 25%, 35%, dan45%. 33

4 4. Menganalisa Hasil Perhitungan dengan Keadaan Aktual Data-data hasil perhitungan perlu dilakukan analisa terhadap suhu keadaan aktualgenerator. 5. Melakukan Perhitungan Nilai Efektivitas Setelah dilakukan analisa terhadap hasil perhitungan, selanjutnya dibandingkan hasil yang diperoleh secara perhitungan dengan hasil yang diperoleh dalam keadaan aktual. Dengan membandingkan kedua hasil ini, maka dapat ditentukan besarnya nilai efektivitas udara tekan dalam mendinginkan stator generator. 34

5 BAB IV HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN 4.1 Hasil Survey Lapangan Nuansa Cina terekam pengerjaan proyek dipinjam dari pemerintah Cina. Para pekerja asal jelas dalam proyek pengerjaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Labuan Angin, Tapanuli Tengah. Para pekerja asal Shanghai, Cina berseliweran. Tulisan beraksara Cina terpampang di berbagai sudut proyek. Material bangunan buatan Cina. Tak usah heran, karena memang uang Cina tampak berseliweran di antara sejumlah pekerja lokal, di lokasi proyek pengerjaan PLTU Labuan Angin, Kecamatan Tapian Nauli, Kabupaten Tapteng, Sabtu (18/10) dua hari lalu. Kebanyakan masih berusia muda. Dalam kontrak pinjaman dengan pemerintah Cina, memang diatur mengenai ketentuan soal pelaksana proyek, yang dimenangkan China National Machinery Export and Import Corporation (CMEC) sebagai kontraktor utama. Pihak CMEClah yang mendatangkan para pekerja Cina ke PLTU Labuan Angin berkapasitas MW. Tak hanya SDM, material konstruksi bangunan pun sebagian besar didatangkan langsung dari Cina.Tak heran kalau sejumlah tulisan di konstruksi PLTU itu beraksara Cina. Mengenai total biaya pengerjaan proyek, Aji menjelaskan, mencapai 220 juta dolar AS atau sekitar Rp2 triliun. Dana itu dipinjam PT PLN dari pemerintah Cina, melalui pemerintah Indonesia. Nantinya, PT PLN akan membayar dana tersebut ke pemerintah Indonesia secara bertahap. 35

6 PLTU ini berbahan bakar batubara. Pemasok batubara untuk pengoperasian PLTU Labuan Angin diperoleh dari tiga pemasok, dua pemasok dari Muara Bungo, Provinsi Sumatera Selatan, dan satu pemasok lain dari Kalimantan Selatan Adapun cara kerjanya, batubara dari tambang dikirim ke coal hoper dan dihaluskan sampai ukuran 5 cm. Setelah itu dikirim ke pembangkit melalui konveyor. Selanjutnya batubara dihancurkan melalui crusher, dari ukuran 50 mm menjadi paling besar 10 mm, sebelum dibakar di ruang pembakaran, untuk memanaskan air di dalam boiler sampai menjadi uap PLTU berbahan bakar batubara, termasuk murah mengingat Indonesia adalah eksportir batubara terbesar kedua di dunia (setelah Australia, 2006).Saat ini, harga batubara sekira Rp500 ribu-rp600 ribu per ton kalori Per hari, diperkirakan Unit I PLTU membutuhkan ton batubara.artinya, cost untuk batubara mencapai Rp750 juta-rp900 juta per hari.jumlah batubara sebesar itu untuk mendidihkan air sebesar kubik menjadi uap. Unit I PLTU Labuan Angin ditargetkan beroperasi penuh mulai Desember nanti, dengan kapasitas 115 MW (Mega Watt) daya masuk system jaringan interkoneksi SUAR (Sumatera Utara, Aceh, dan Riau).Pertengahan September lalu, uji coba sudah dilakukan dengan melepaskan 50 MW masuk SUAR. Jika pengoperasian Unit I yang akan menghasilkan power sebesar 115 MW ini benarbenar sudah maksimal, maka CMEC selaku pelaksana proyek, akan menyerahkan pengoperasian sepenuhnya kepada pihak PLN. Sementara itu, tahap II dengan kapasitas daya yang sama, 115 MW, akan dioperasikan empat bulan setelah pengoperasian tahap I atau tepatnya April

7 Dengan beroperasinya kedua unit PLTU Labuan Angin ini, diharapkan krisis energi listrik di wilayah Sumut, Aceh dan Riau (SUAR) benar-benar akan teratasi. Saat ini, kebutuhan listrik untuk ketiga daerah yang masuk dalam jaringan SUAR ini sebesar MW.Sedangkan energi yang diproduksi selama ini hanya sebesar MW. Dengan masuknya daya sebesar 115 MW tahap pertama, secara otomatis akan menambah kapasitas daya untuk sistem jaringan interkoneksi SUAR, dan dapat dimanfaatkan untuk dikomersilkan kepada konsumen atau pelanggan umum yang berada di wilayah Sumut, Aceh dan Riau. Pembangkit seharusnya bisa memproduksi listrik 2 x 115 MW, hanya bisa menghasilkan kurang dari 50 MW.Pembangkit ini merupakan perwujudan dari dipulihkannya kerjasama ekonomi antara Indonesia-Tiongkok.Inilah proyek yang dananya diberikan oleh Tiongkok.Inilah proyek yang jadi simbul penting dari dimulainya babak baru hubungan ekonomi Indonesia-Tiongkok. Kerusakan yang terjadi adalah karena banyaknya batu yang tercampur dengan batubara.akibatnya batu-batu itulah yang menghantam boiler tiap hari secara terus-menerus. Diharapkan control yang begitu keras akan pemasokan batu bara yang masuk ke PLTU Labuhan Angin serta kontraktor-kontraktor untuk dapat menangani kerusakan-kerusakan yang telah terjadi. Dengan resiko ada pada dirinnya. Foto tumpukan batubara itu tidak ada bedanya dengan tumpukan lumpur.itulah sebabnya kalau PLTU ini batuk-batuk terus.dia harus menelan makanan yang sebenarnya tidak bisa dia telan. Memang ada kelemahan lain yang mendasar. Di samping kualitas batubara yang tidak cocok, prasarana PLTU ini 37

8 juga kurang tepat.atap gudang batubaranya kurang lebar.akibatnya, di musim hujan seperti sekarang ini, sangat sengsara.batubara yang kandungan ash (debu) nya sangat tinggi itu kena hujan, sehingga terjadi lumpur.itulah yang menyebabkan batubara tidak bisa mengalir lancar ke dalam boiler.juga tidak bisa dibakar dengan sempurna. Tapi proses penggantian pemasok ini perlu waktu. Kini diketahuilah dengan pasti bahwa kualitas batubara memegang peranan penting dalam meningkatkan kinerja PLTU Labuhan Angin.Bagian-bagian tertentu dari PLTU ini sudah terlanjur babak belur kena hajar batu-batu yang menyelundup atau diselundupkan ke dalam batubara selama lebih dari setahun ini.maka pada saat yang tepat nanti, PLTU ini harus dipaksa berhenti secara bergantian selama dua bulan.untuk diadakan perbaikan. Kami sangat menginginkan agar krisis listrik di Sumut yang sudah berlangsung selama empat tahun dan sudah teratasi seminggu yang lalu itu bisa berlangsung seterusnya.minggu lalu adalah tonggak penting teratasinya krisis listrik di Sumut.Bahkan beberapa hari terakhir Sumut sudah bisa mensedekahkan listriknya sebanyak 50 MW ke Riau. 4.2 Data Hasil Percobaan Data Umum Rating generator : 115 MW Rating tegangan : 13,8 kv Rating arus : 6014,1 A Frekuensi : 50 Hz Faktor daya : 0,8 Phasa : 3 38

9 Kecepatan putar : 3000 rpm Tahanan rotor (R F ) saat 75 o C : 0,1491 Ω Tahanan stator (R A ) saat 75 o C / fasa : 0, Ω 4.3 Perhitungan Temperatur pada Belitan Stator Berdasarkan besarnya nilai arus dan tegangan eksitasi yang diukur, temperatur rata-rata pada belitan stator dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : TT + tt TT + t 0 = R f R tt t 0 = R f R t = Rf R 0 (235+t 0 ) t = 1 R 0 (235+t 0 ) x R f t = 1 RR0 (235+t 0) x Vf I f t = 1 R 0 (235 + tt 0 )xx Vf I f 235 Dimana : t : Temperatur pada belitan stator ( o C) R 0 : Tahanan DC pada belitan stator saat t 0 (Ω) R F : Tahanan medan pada stator saat t (Ω) V F : Tegangan eksitasi (Volt) I F : Arus eksitasi (Ampere) 39

10 Beban 15% Tabel 3. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 15% Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (MVar) Faktor Daya Arus Eksitasi (A) Tegangan Eksitasi (V) Temperatur Aktual Stator (oc) 20,3 23,1 0,85 654,3 104,3 72 Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai R 0 = 0,134 Ω pada saat t 0 = 15ºC. t = 1 R 0 (235 + tt 0 )xx Vf I f 235 t = 1 104,3 ( )xx 235 0, ,3 t = 62,401 ºC 40

11 Beban 25% Tabel 4. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 25% Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (MVar) Faktor Daya Arus Eksitasi (A) Tegangan Eksitasi (V) Temperatur Aktual Stator (oc) 30 21,1 0,85 648, Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai R 0 = 0,134 Ω pada saat t 0 = 15ºC. t = 1 (235 + tt0)xx Vf 235 R0 If t = ( )xx 235 0, ,8 t = 61,184 ºC 41

12 Beban 35% Tabel 5. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 35% Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (MVar) Faktor Daya Arus Eksitasi (A) Tegangan Eksitasi (V) Temperatur Aktual Stator (oc) 40 19,0 0,85 661,3 105,6 68 Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai R 0 = 0,134 Ω pada saat t 0 = 15ºC t = 1 (235 + tt0)xx Vf 235 R0 If t = 1 0,134 t = 58,483 ºC 105,6 ( )xx ,3 42

13 Beban 45% Tabel 6. Data Percobaan Untuk Asumsi Beban 45% Daya Aktif (MW) Daya Reaktif (MVar) Faktor Daya Arus Eksitasi (A) Tegangan Eksitasi (V) Temperatur Aktual Stator (oc) 53,8 19,4 0,85 589,8 91,5 68 Berdasarkan hasil pengukuran resistansi DC pada belitan stator, diperoleh nilai R 0 = 0,134 Ω pada saat t 0 = 15ºC. t = 1 (235 + tt0)xx Vf 235 R0 If t = 1 0,134 t = 54,435 ºC 91,5 ( )xx ,8 43

14 Temperatur Stator ( C) Beban vs Temperatur 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 Beban (%) Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Temperatur pada Stator Generator Dari grafik diatas dapat kita simpulkan bahwa setiap perubahan beban yang dilayanai generator pada PLTU Labuhan Angin maka temperatur pada generator tersebut juga berubah-ubah secara berkala. Pada pelayanan asumsi beban 15% temperatur rata rata pada stator generator 74,297 0 C, pada pelayanan asumsi beban 25% temperatur rata rata pada stator generator 73,03 0 C, pada pelayanan asumsi beban 35% temperatur rata rata 74,837 0 C, pada pelayanan asumsi beban 45% temperature rata-rata 66, C. 44

15 4.4 Perhitungan Efektivitas Pendingin stator Generator Berdasarkan perhitungan tempertur pada stator generator, maka dapat ditentukan efektivitas dari pendingin stator generator dalam setiap keadaan beban, seperti berikut: Beban 15% Tabel 7. Data Temperatur Asumsi Beban 15% No Temperatur Aktual ºC Temperatur Perhitungan ºC ,401 Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 15%, yaitu sebesar : Efektivitas 1 = TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT x 100% = 62, x 100% = 86,67 % 45

16 Beban 25% Tabel 8. Data Temperatur Asumsi Beban 25% No Temperatur Aktual ºC Temperatur Perhitungan ºC ,184 Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 25%, yaitu sebesar : Efektivitas 2 = TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT x 100% = 61, = 82,68 % x 100% Beban 35% Tabel 9. Data Temperatur Asumsi Beban 35% No Temperatur Aktual ºC Temperatur Perhitungan ºC ,483 Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 35%, yaitu sebesar : Efektivitas 3 = TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT x 100% = 58, = 86 % x 100% 46

17 Beban 45% Tabel 10. Data Temperatur Asumsi Beban 45% No Temperatur Aktual ºC Temperatur Perhitungan ºC ,435 Maka didapat nilai efektivitas pendingin stator generator saat berbeban 45%, yaitu sebesar : Efektivitas 4 = TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT x 100% = 54, = 80,05 % x 100% Sehingga diperoleh efektivitas rata-rata dari pendingin stator generator, yaitu : Efektivitas = Efektivitas = Efektivitas = 335,4 % 4 Efektivitas = 83,85% EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE 1+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE 2+eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee 3+EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE ,67 % + 82,68 % + 86 % + 80,05 % 4 47

18 E f e k t i v i t a s (%) 87 86,75 86,5 86, ,75 85,5 85, ,75 84,5 84, ,75 83,5 83, ,75 82,5 82, ,75 81,5 81, ,75 80,5 80,25 80 Beban vs Efektivitas B e b a n (%) Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efektivitas Pendingin Stator Generator 48

19 Dari gambar grafik diatas dapat dijelaskan bahwa perubahan beban yang dilayani generator sangat mempengaruhi juga pada perubahan nilai efektivitas pendinginan generator untuk mengamankan kinerja generator dari temperature yang meningkat. Pada beban 15% efektivitas sebesar 86,67%, pada beban 25% efektivitas sebesar 82,68%, pada beban 35% efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%. Pendinginan generator menggunakan udara tekan adalah baik tetapi kurang konsisten. 49

20 BAB V KESIMPULAN & SARAN 5.1 KESIMPULAN Dari penelitian ini, diperoleh kesimpulan sebagaiberikut : 1. Perubahan beban yang dilayani generator akan mempengaruhi perubahan temperature pada belitan di stator generator. Setelah analisa data temperature pada stator generator diperoleh bahwa temperature tidak konstan. Pada beban 15% temperature sebesar 62,401ºC, pada beban 25% temperature sebesar 61,184ºC, pada beban 35% temperature sebesar 58,483 ºC, pada beban 45% temperature sebesar 54,435ºC 2. Perubahan beban yang dilayani generator juga akan mempengaruhi perubahan efektivitas pendingin belitan di stator generator. Dari analisa perhitungan nilai efektivitas pendingin kita peroleh bahwa tidak konstan. Kita lihat data percobaan bahwa pada beban 15% efektivitas sebesar 86,67%, pada beban 25% efektivtas sebesar 82,68%, pada beban 35% efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%. 3. Dari penelitian ini diperoleh bahwa kenaikan perubahan beban yang dilayani sangat mempengaruhi perubahan temperature yang ada di generator dan juga mempengaruhi perubahan nilai efektivitas pendingin generator, namun dari grafik yang ada menunjukkan akan ketidak stabilan perubahan nilai efektivitas pendingin terhadap perubahan kapasitas pelayanan beban. 50

21 4. Dari analisa data percobaan diperoleh efektivitas rata-rata pendingin generator menggunakan udara tekan sebesar 83,85%. Sehingga, dapat disimpulkan bahwa Udara Tekan sebagai media pendingin generator adalah baik dan layak untuk digunakans ebagai pendingin generator untuk mengurangi panas pada generator tetapi bersifat tidak stabil disamping itu udara tekan tidak lebih baik dari pada jenis media pendingin lain seperti gas hydrogen yang lebih efektiv. 5. Masalah PLTU Labuhan Angin sering terjadi dan tidak dapat menyuplai daya bahkan hanya 60 MW, ternyata dikarenakan salah satu alasan. Batubara yang digunakan sebagai bahan bakar tidak sesuai dengan standard dan banyak tercampur dengan batuan lain. 5.2 SARAN Dari penulisan tugas akhir ini adabe berapa saran yang diajukan penulis, sebagai berikut : 1. Sebaiknya peneliti selanjutnya dapat meneliti dua atau lebihjenis media pendingin generator dan membandingkan efektivitasnya. 2. Untuk pendinginan menggunakan udara tekan kurang efektive makas ebaiknya pendinginan generator ada baiknya jika menggunakan media yang lebih efektive dibanding udara tekan. 3. Dengan pengoperasian PLTU Labuan Angin, diharapkan investor akan lebih melirik kawasan Tapanuli, khususnya Sibolga-Tapteng untuk membangun industri. 51

22 4. Untuk pengolahan uap diharapkan lebih teliti dan cermat terhadap bahan bakar yang digunakan yaitu batubara serta pemasokannya untuk menghindari kerusakan alat dan efisiensi kerja generator. 52