View
16
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
484
PEMELIHARAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI DAN KEAMANAN OPERASI
1)Widhiatmoko H.P. 2)HariPrasetijo, 3)Priswanto
FakultasTeknik, UniversitasJenderalSoedirman arieswhp@gmail.com
ABSTRAK Tujuan dari kegiatan ini adalah melakukan pemeliharaan sistem pembangkit pikohidro eksisting sebagai sumber penerangan jalan di RT 02 RW 03 dusun Siwarak desa Watuagung kecamatan Tambak untuk meningkatkan efisiensi dan keamanan operasi. Pencapaian tujuan program ini dilakukan dengan metode: (1) memperbaiki output tegangan generator yang berubah-ubah sesuai debit air (2) memperbaiki sistem distribusi dari pembangkit ke lampu penerangan, (3) membuat tanggul pengaman rumah pembangkit,dan (4) perbaikan tiang lampu penerangan jalan. Hasil yang dicapai dari kegiatan ini adalah : penggunaan auto voltage regulator pada generator untuk menjaga kestabilan tegangan generator, perbaikan dan peningkatan kualitas saluran distribusi baah tanah, membuat tembok pengaman 2 x 7 meter pengaman rumah pembangkit serta penggantian tiang penerangan jalan umum. Kata Kunci: transfer, pengetahuan, pikohidro, penerangan, LED
ABSTRACT
The purpose of this activity is to maintain the existing pikohidro generator system as a source of street lighting at RT 02 RW 03 in Siwarak hamlet, Watuagung village, Tambak sub-district to improve the efficiency and safety of operations. The achievement of the program's objectives is carried out by the following methods: (1) improving the generator voltage output that changes according to the water discharge (2) improving the distribution system from the generator to the lighting, (3) making the safety wall, and (4) repairing the lamp post street lighting. The results achieved from this activity are: the use of an auto voltage regulator on the generator to maintain the stability of the generator voltage, repair and improve the quality of the distribution channel to the ground, make a security wall 2 x 7 meters of security of the generator house and public street lighting pole replacement
Keywords: picohydro, efficiency, safety, picohydro, voltage regulator
PENDAHULUAN
Pembangki listrik tenaga air skala piko pada prinsipnya memanfaatkan beda
ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air saluran irigasi, sungai atau
air terjun. Aliran air iniakandilewatkanmelaui pipa pesat (penstock) untuk memutar poros
turbin sehingga menghasilkan energy mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan (couple)
generator dan generator menghasilkan listrik (Akhmad, 2008).
Turbin air adalah turbin yang menggunakan air sebagai fluida kerja, dimana tenaga
kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin merubah tenaga tempat atau tenaga
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
485
potensial (potential energy) dari air menjadi mekanis (mechanical energy) berupa putaran
pada poros turbin.(IMIDAP, 2009). Output daya turbin, menurut Penche, Celso.2000
didefinisikan dengan persamaan:
P = 9.81 × Q × H × ηturbin (1)
dengan : P = dayaTurbin (kW) Q = debit air (m3/s) H = head efektif (m) ηturbin =efisiensiturbin
Output daya mekanis turbin yang dikopel dengan generator sinkron akan
menghasilkan listrik Alternating Current (AC). Generator sinkron memiliki sistem eksitasi
yang bersifat independen pada rotor sehingga dapat digunakan secara independen (off-grid)
tanpa terhubung dengan jaringan listrik yang ada (Harvey, Adam). Pada system eksitasi
terdapat komponen yang disebut slip ring (cincingeser) dan sikatarang (brush), dibuat dari
bahan kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip
ring ini berputar bersama-sama dengan poros rotor. Jumlah slip ring ada dua buah yang
masing-masing slip ring dapat menggeser sikat arang yang masing-masing merupakan sikat
positif dan sikat negatif, berguna untuk mengalirkan arus penguat magnet kelilitan magnet
pada rotor. Konstruksi utuh generator sinkron ditunjukkan gambar 1.
Gambar 1. Generator
Keluaran generator ditunjukkan dengan kVA dan dihitung dengan persamaan berikut (Kaigai, 2003):
Pg (kVA) = 𝟗.𝟖 𝐱 𝐇 𝐱 𝐐 𝐱 𝛈
𝐩𝐟 (2)
dengan: Pg : Output dibutuhkan (kVA)
H : Head efektif (m) Q :Nilai debit (m
3/s)
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
486
η : Digabungkan efisiensi dari turbin, transmitter dan generator (%) = efisiensiturbin (ηtb) x efisiensi transmitter (ηtm) x efisiensi generator (ηgen).
Pf :Faktordaya
Pembangkit listrik tenaga air piko hidroeksisting terdapat di dusun Siwarak,
Kecamatan Tambak Kabupaten Banyumas. Keberadaan pembangkit listrik ini digunakan
sebagai sumber tegangan lampu penerangan jalan sepanjang 900 meter. Penyaluran daya
listrik dilakukan menggunakan kabel SR 10 mm dalam tanah untuk mengurangi resiko
tertimpa pepohonan karena terletak di dalam kawasan hutan kawasan Perum Perhutani
Kesatuan Pemangkuan Hutan (KPH) BanyumasTimur.
Meskipun kabel SR luas penampang 10 mm2 memiliki isolasi yang baik namun
menjadi beresiko seiring waktu mengingat penurunan kekuatan isolasi karena berada pada
tanah yang lembab. Oleh karena itu perlu peningkatan pengaman kabel distribusi untuk
menjamin keamanan kabel agar tidak terjadi gangguan (short circiuit) pada saluran distribusi
tersebut.
Generator yang digunakana dalah generator sinkron kapasitas 3000 VA. Tegangan
generator fluktuatif sesuai dengan debit air padaturbin yang ditransmisikan ke shaft generator.
Semakinbesar debit air semakinbesartegangan generator karenaperubahanfluks yang
semakincepat.
Kenaikan tegangan memiliki dampak buruk kepada beban. Oleh karena itu perlu
diatasi dengan pengaturan tegangan agar sesuai dengan standard yaitu -10 % sampai +5% dari
tegangan nominal 220 volt.
Karena factor alam berupa longsor, sekitar 65% lebar sungai terhalang batuan
sehingga membahayakan generator dan turbin pada rumah pembangkit. Oleh karena itu perlu
diupayakan keamanan menjaga rumah pembangkit dari kenaikan muka air sungaisaat debit air
tinggi.
Tiang penerangan jalan umum menggunakan material local berupa bamboo jenis
petung yang banyakterdapat di sekitarlokasipembangkit yang merupakandaerahperbukitan.
Hal ini perlu penggantian untuk menjamin kekuatan tiang lampu penerangan jalan tersebut
dan menghindari kerusakan pada system pembangkit jika terjadi kerusakan yang berakibat
pada gangguan hubung singkat.
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
487
METODE PENELITIAN
Pencapaian tujuan program ini dilakukan dengan metode: 1) memperbaiki output
tegangan generator yang berubah-ubahsesuai debit air (2) memperbaiki system distribusi dari
pembangkit kelampu penerangan, (3) membuat tanggul pengaman rumah pembangkit,dan (4)
perbaikan tiang lampu penerangan jalan. Hasil yang dicapai dari kegiatan ini adalah :
penggunaan auto voltage regulator pada generator untuk menjaga kestabilan tegangan
generator, perbaikan dan peningkatan kualitas saluran distribusi baah tanah, membuat tembok
pengaman 2 x 7 meter pengaman rumah pembangkit serta penggantian tiang penerangan jalan
umum.
HASIL DAN PEMBAHASAN
PemasanganAutovoltage Regulator
Sistempengoperasian Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk
menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap
mengeluarkan tegangan yang selalustabil .
Prinsipkerjadari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter.
Apabilategangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR
akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila
tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi
arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan
output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan
dilengkapidenganperalatansepertialat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum
ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Berikut adalah persamaan tegangan induksi pada generator (Harvey, 1993):
Eeff= C.n.Φmaks (3)
Dengan : Eeff= gglinduksi (Volt) C = Konstanta n = Putaran (rpm) Φmaks = Fluksmagnetik
Tegangan generator dipengaruhi oleh putaran shaft generator sepertipadapersamaan
3 di atas. Karenaenergipotensial air yang diubah menjadi energi mekanik turbin dan
ditransmisikan melalui V-belt ke generator besarnya tidak konstan, dipengaruhi debit air yang
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
488
masukkesudu-suduturbin. Akibatnya energy mekanik turbin tidak stabil dan output
tegangandari generator jugatidakkonstan. Hal ini akan mempengaruhi efisiensi generator
pada saat penurunan output tegangan sekaligus dapat mengurangi lifetime peralatan listrik,
dalam hal ini Lampu Penerangan Jalan (LPJU), saat terjadikenaikan. Oleh karena itu perlu
dilakukan regulasi output tegangan yaitu menggunakan Automatic Voltage Regulator (AVR).
Gambar 2 dan 3 menunjukkan AVR yang dipasang pada rangkaian generator
pembangkitlistriktenagapikohidrosehingga output tegangan dapat diset pada 220 V.
Dengan pemasangan AVR ini kualitas tegangan output generator yang
didistribusikan kelampu penerangan jalan menjadi stabil.
Gambar 2. Autovoltage regulator
Gambar 3. AVR dipasangpadarangkaian generator
Perbaikan saluran distribusilistrik
Saluran distribusi sepanjang 900 m menggunakan kawat jenis SR luas penampang 10
mm2 yang ditanam dalam tanah. Kabel ini memadai untuk digunakan dalam tanah pada
kondisi normal. Namun untuk kondisi di lokasi pengabdian merupakan kawasan hutan
sehingga terdapat berbagai hewan tanah yang dapat merusak isolasi kabel. Oleh Karena itu
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
489
diperlukan conduit berupa pipa PVC ½” untukmelindungisolasikabel. Gambar 4
menunjukkan pipa PVC yang digunakansebagai conduit.
Gambar 4. Pipa PVC sebagaiConduitkabel
Kabel SR sebagai saluran distribusi listrik dimasukkan kedalam pipa PVC kemudian
digelar sepanjang saluran tanah untuk kemudian ditimbun dalam tanah seperti dalam gambar
5. Dengan demikian dapat dipastikan kabel ini meningkat keamanan dan usia pakainya.
Gambar 5. Kabeldalam conduit ditanam
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
490
Membuattanggulpengamanrumahpembangkit
Generator terletak pada rumah pembkangkit padaketinggiansekitar 1,5 m dari
permukaan sungai dalam kondisi normal. Akibat longsor pada jaraksekitar 10 m dari rumah
pembangkit, makaseitar 65 % aliran sungai tertutup batu longsoran seperti ada gambar 6.
Gambar 6. Batulongsoranmenutup 65% aliransungai
Oleh karena itu rumahpembangkit perlu dilindungi tanggul untuk mengantisipasi jika
debit air sungai besarakibat curah hujan maka aliran sungai tidak menggenangi rumah
pembangkit. Gambar 7 menunjukkankondisirumah pembangkit sebelum dibangun tanggul
sedangang ambar 8 menunjukkankondisisetelahdibanguntanggul.
Gambar 7. Sebelumpembangunantanggul
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
491
Gambar 8. Setelahpembangunantanggul
Penggantiantiang
Setelah saluran distribusi selesai dilanjutkan dengan perawatan tiang dan lampu
penerangan jalan. Tiang lampu menggunakan kayu petung yang banyaktersedia di
sekitarlokasisepertipadagambar 9.
Gambar 9. Tianglampu
Prosiding Seminar Nasional dan Call for Papers ”Pengembangan Sumber Daya Perdesaan dan Kearifan Lokal Berkelanjutan VIII”14-15November 2018 Purwokerto No. ISBN: 978-602-1643-617
492
SIMPULAN
Tahapan metode yang dilakukan telah berhasil mencapai tujuan kegiatan yaitu 1)
memperbaiki output tegangan generator yang berubah-ubahsesuai debit air (2) memperbaiki
system distribusi dari pembangkit kelampu penerangan, (3) membuat tanggul pengaman
rumah pembangkit,dan (4) perbaikan tiang lampu penerangan jalan.
DAFTAR PUSTAKA
Akhmad, Kholid., Prasetijo, Hari & Winasis. 2008. Teknologi Energi Terbarukan. Bahan Ajar
Program Studi Teknik Elektro Unsoed. Harvey, Adam, 1993. Micro-Hydro Design Manual a guide to small-scale water power
schemes, Intermediate Technology, Great Britain.
Integrated Microhydro Development and Application Program (IMIDAP). 2009. Pedoman Pembangunan PLTMH Jilid 3,4,6,7. Direktoratjenderallistrikdanpemanfaatanenergi,Departemenenergidansumberdaya
mineral. Kaigai, 2003. PanduanUntuk Pembangunan ListrikMikroHidro. Japan
InternationalCoorporation Agency (JICA). Penche, Celso.1998. Layman’s Handbook : On How to Develop A Small Hydro Site 2nd
Edition, ESHA.
Kaigai, 2003.
Recommended