ANALISIS DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP) SIBAYAK LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK Oleh REZZA SYAH ALAM PUTRA 1105051035 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr. Wb. Puji dan syukur penulis ucapkan atas segala anugerah yang telah Allah SWT limpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini adalah ANALISIS DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP) SIBAYAK. Dengan setulus hati, tugas akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua penulis yang teristimewa, Ayahanda Ir. Zubaidi Ahmad, M.Si dan Ibunda Hj. Rodiah Ningsih, SKM yang tidak henti-hentinya mencurahkan kasih sayang, perhatian, doa, bimbingan, maupun dukungan moril dan materil kepada penulis. Penulis juga menyadari bahwa penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari keterlibatan dari berbagai pihak yang telah membantu penulis. Maka dengan segala kerendahan hati penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Kepala Jurusan Teknik Mesin. 3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik. 4. Ir. Silmi, M.T., Dosen pembimbing saya, yang telah banyak memberikan kontribusi yang bermanfaat, membimbing penulis dan memberikan arahan serta masukan-masukan selama penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Program Studi D-III Teknik Konversi Energi Mekanik yang telah memberikan bimbingan serta ilmu pengetahuan kepada penulis selama menjalani masa pendidikan di Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. i
6. Bapak pimpinan PT. DIZAMATRA POWERINDO PLTP SIBAYAK, yang sudah memberikan izin kepada penulis untuk mengambil data dalam melaksanakan Tugas Akhir ini di perusahaan PT. DIZAMATRA POWERINDO PLTP SIBAYAK. 7. Untuk adik - adik tercinta, Ihsaan Zain Putra dan Faldy Alfansa Putra yang selalu memberikan dorongan dan motivasi kepada penulis. 8. Untuk Elsa Veranita Ritonga, A.Md, terima kasih atas semangat, doa, masukan dan bantuannya kepada penulis. 9. Untuk seluruh teman kuliah di Grup B Teknik Konversi Energi Mekanik, khususnya buat Sarwedi Hasibuan dan M. Marah Husein FR. Tanjung yang telah memberikan masukan dan dukungannya, semoga kita menjadi orang sukses. 10. Untuk semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu terima kasih atas bantuan, doa serta masukannya kepada penulis. Penulis masih menyadari bahwa tugas akhir ini masih terdapat kekurangan yang disebabkan keterbatasan pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari berbagai pihak guna kesempurnaan tugas akhir ini. Demikianlah yang dapat penulis sampaikan, semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi orang banyak khususnya bagi pembaca. Medan, 29 Agustus 2014 Penulis Rezza Syah Alam Putra ii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR...i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR TABEL...vi INTI SARI... vii ABSTRACT... viii BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Tugas Akhir... 3 D. Metode Pengumpulan Data... 3 E. Manfaat Tugas Akhir... 4 F. Sistematika Penulisan... 4 BAB II PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI... 5 A. Pendahuluan... 5 B. Pembangkit Listrik Geothermal... 5 C. Pembangkitan Daya Listrik... 13 BAB III GENERATOR SINKRON... 15 A. Pengertian Sistem Generator Sinkron... 15 B. Konstruksi Generator Sinkron... 16 C. Prinsip Kerja Generator Sinkron... 18 D. Kecepatan Putar pada Generator Sinkron... 19 iii
E. Daya Generator Sinkron... 19 F. Sistem Eksitasi Generator... 21 BAB IV PEMBAHASAN... 25 A. Data Spesifikasi Generator... 25 B. Data Harian Operasional... 26 C. Analisa Data Harian Operasional... 26 D. Tabel Data Hasil Analisa... 36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 38 A. Kesimpulan... 38 B. Saran... 38 DAFTAR PUSTAKA... 39 LAMPIRAN Data Operasional Harian PLTP Sibayak iv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Blok diagram Proses Produksi... 13 Gambar 2.2 Blok diagram pembangkitan daya listrik... 14 Gambar 3.1 Generator... 15 Gambar 3.2 Konstruksi Generator... 16 Gambar 3.3 Stator Generator... 17 Gambar 3.4 Rotor Generator... 18 Gambar 3.5 Segitiga daya listrik... 21 Gambar 3.6 Diagram Prinsip Sistem Eksitasi Statik... 22 Gambar 3.7 Diagram sistem eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation)... 23 v
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1 Tabel Data Harian Operasional... 26 Tabel 4.2 Tabel Data Hasil Perhitungan... 37 Tabel 4.3 Tabel Data Operasional PLTP... 37 vi
INTISARI Daya listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok yang kita butuhkan untuk berbagai keperluan dalam kegiatan. Banyak jenis aktifitas kita yang memerlukan listrik. Ada banyak faktor yang menyebabkan hal tersebut, diantaranya karena penerangan sangat perlu, peralatan yang harus disuplai daya listrik, sebagai penopang kehidupan, dan lain-lain. Dalam tugas akhir ini, penulis menganalisa daya pada generator sebagai metode memahami daya terbangkit pada generator. Dua kriteria dasar yang digunakan yakni prospek kerja generator dan analisa data yang digunakan adalah data 1 maret 2014. Analisis daya generator pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Sibayak dianalisa dengan rumus yang berkaitan dengan generator sebagai pemecahan masalah.generator unit 1 di PLTP Sibayak saat ini membangkitkan listrik maksimal 2,58 MW dan minimal 2,31 MW. Dari hasil analisa generator dibandingkan dengan hasil pengukuran harian operasional tidak terlalu jauh dan efisiensi generator ±60%. Kata kunci: Generator Sinkron, Daya Listrik, Pembangkitan daya listrik vii
ABSTRACT Electrical power is one of the basic needs that we need for various purposes in the activity. Many types of activities that require us electricity. There are many factors that cause this, such as lighting is necessary, the equipment must be supplied electrical power, as the sustainer of life, and others. In this thesis, the author analysis the power of the generator as a method of understanding the data on generator power. Two basic criteria were used that job prospects generators and analysis of data used is the data 1 March 2014.Analysis of the power generator on Geothermal Power Plant (PLTP) Sibayak analysis with a formula related to the generator as troubleshooting. Generator unit 1 in geothermal power plant currently generate electricity Sibayak maximum of 2.58MW and 2.31MW minimum. From the analysis of the generator compared with the measurement results are not too far daily operations and generator efficiency of±60%. Keywords: Synchronous generator, Electrical power, Electric power generation viii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Kebutuhan energi makin hari akan semakin meningkat, seiring pertumbuhan ekonomi dan peradaban manusia. Salah satu energi yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat di dunia khususnya di Indonesia adalah energi listrik.untuk memenuhi kebutuhan listrik, maka pemerintah terus meningkatkan sarana dan prasarana tenaga listrik untuk menjangkau wilayah yang lebih luas sampai ke pelosok pedesaan. Namun dengan kondisi wilayah Indonesia yang sangat luas, sarana dan prasarana yang tidak merata merupakan kendala utama pendistribusian tenaga listrik ke setiap pelosok nusantara. Oleh karena itu, masih banyak masyarakat di pedesaan yang belum dapat menikmati pasokan listrik. Masih dalam konteks energi, maka sumber energi seperti gas bumi, tenaga air, minyak bumi, batu bara, panas bumi, energi surya dan tenaga nuklir seharusnya mengalami jenjang informasi lagi kedalam bentuk energi listrik. Hal tersebut dibutuhkan karena kebutuhan energi listrik hampir bisa dikatakan sebagai kebutuhan Primer dewasa ini.energi listrik beserta seluruh perangkatnya telah masuk ke semua kehidupan manusia, mulai dari aktivitas harian, sosial, ekonomi, budaya sampai dengan politik.dengan demikian, dibutuhkan pula system konversi yang benar- benar handal, efisiensi tinggi serta memiliki kontinuitas yang paling tinggi pula. Dengan pertimbangan kehandalan, effisiensi dan kontinuitas pelayanan ini, maka telah dibuat sistem konversi yang memenuhi persyaratan diatas, diantaranya sistem Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi (PLTP), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), Pembangkit Listrik 1
Tenaga Nuklir (PLTN), Tenaga Surya dan lain- lain, yang masing- masing sistem pembangkit tersebut dibangun harus disesuaikan lagi dengan beberapa persyaratan lainnya seperti, kondisi atau keadaan alam didaerah pembangkit tersebut, jenis demand yang akan dilayani, potensi- potensi penunjang lainnya yang dimiliki dan beberapa aspek lainnya yang harus dikaji lebih mendalam dan studi kelayakan. Agar kondisi alam sekitar terjaga dan mengurangi emisi yang dapat merusak lapisan bumi (atmosfir), maka perlu juga dibuat pembangkit yang ramah lingkungan serta menghemat pemanfaatan bahan bakar fosil yang tidak bisa diperbaharui.dalam hal ini yang dimaksudkan adalah Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi yang disebut dengan PLTP. Pada PLTP Sibayak yang beroperasi dalam bidang pembangkitan energi listrik yang mana dirancang untuk beroperasi 24 jam sehari sepanjang tahun. Dimana energi listrik dipasok ke PLN wilayah Sumbagut guna untuk memenuhi kebutuhan listrik di Sumatera Utara dan Sekitar. Setiap generator yang terdapat di PLTP Sibayak ini masing- masing digerakkan oleh Turbin yang dibuat seporos dengan Generator. Didalam pengoperasian sehari- hari, keluaran daya energi listrik dari generator diusahakan semaksimal mungkin. Namun demikian, tentulah tidak 100% keluaran daya dari generator yang dimaksudkan dapat berhasil, dimana dalam operasi tersebut pasti terjadi kehilangan daya atau yang disebut dengan rugi rugi daya. Dengan dasar inilah, penulis sebagai seorang mahasiswa di Politeknik Negeri Medan, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi tertarik untuk memilih judul ANALISIS DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP) SIBAYAK. B. Batasan Masalah Memahami keterbatasan akan waktu, kemampuan pengetahuan yang dimiliki penulis dalam laporan tugas akhir ini. Penulis merasa perlu melakukan 2
pembatasan masalah agar laporan ini mempunyai arah yang jelas. Cakupan masalah yang dibahas yaitu: 1. Generator dan bagian- bagiannya pada PLTP Sibayak. 2. Menganalisa daya terbangkit generator unit 1 pada tanggal 1 maret 2014 di PLTP Sibayak. C. Tujuan Tugas Akhir Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk memberikan kesempatan kepada mahasiswa Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan untuk memperluas wawasan mengenai masalah yang terjadi pada bidang- bidang tertentu dan dapat membandingkan materi yang diperoleh selama perkuliahan dengan keadaan sebenarnya. Adapun tujuan khusus dari penulisan laporan ini adalah 1. Untuk mengetahui perbandingan daya terbangkit pada tanggal 1 maret 2014 2. Untuk mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi daya keluaran generator pada PLTP Sibayak. 3. Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan diploma III di Jurusan Teknik Mesin, Program studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. D. Metode Pengumpulan Data Guna menyelesaikan dan membahas tentang ANALISIS DAYA GENERATOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP) SIBAYAK, penulis mengumpulkan data dengan menggunakan beberapa metode seperti: 1. Pengambilan data ke PLTP Sibayak sebagai tempat generator yang dibahas oleh penulis. 2. Melakukan studi kepustakaan dan riset dari berbagai buku dan juga media internet yang menunjang topik pembahasan ini. 3
3. Bimbingan dari Dosen Pembimbing dan dari pihak- pihak terkait yang memahami tentang prinsip generator. E. Manfaat Tugas Akhir Adapun manfaat dari tugas akhir ini adalah: 1. Bagi penulis agar dapat menambah wawasan dan mengerti tentang dasardasar dan prinsip kerja generator. 2. Sebagai bahan perbandingan bagi rekan- rekan mahasiswa yang ingin membahas topik yang sama dikemudian hari. F. Sistematika Penulisan Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis membaginya dalam beberapa bab. Secara garis besar, gambaran dari laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: Bab I Bab II Bab III Bab IV Bab V : Merupakan pendahuluan uraian selanjutnya yang berisi latar belakang, tujuan penulisan, metode penulisan, batasan masalah, dan sistematikaa penulisan laporan. : Berisi tentang Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Sibayak. : Berisi tentang Generator Sinkron. : Menganalisa data di lapangan yang diperoleh dari hasil pengamatan sebagai bahan untuk melakukan pengolahan data dengan beberapa rumus pendukung sebagai dasar pemecahan masalah. : Berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil pembahasan dan saran- saran yang dilakukan penulis. DAFTAR PUSTAKA 4