PEMELIHARAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO …

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 [email protected]

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


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)


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.


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


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


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


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


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


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.

Documents

PEMELIHARAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO …