Tugas Utilitas

SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

Disusun oleh:Wiza Ulfa Fibarzi(1204103010019)Ida Afriani(1204103010022)Zaira Munanda(1204103010023)Amzar Arfa(1204103010024)Ineztazia Zelitalora(1204103010025)

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALADARUSSALAM, BANDA ACEH2014

1. PLTA dibangun di daerah pegunungan yang jauh dari perkotaan, gambarkan secara skematik penyaluran daya listrik dari pembangkitan sampai ke konsumen industri dan konsumenrumah tangga.Pembangkitan tenaga listrik harus disesuaikan dengan tenaga pembangkit yang akan digunakan. Dalam hal ini PLTA tentunya menggunakan tenaga air untuk memutar turbin agar dapat diubah dari energi potensial air menjadi energi mekanik pada turbin sehingga dapat menghasilkan energi listri. Pembangkitan di bangun tentunya jauh dari lokasi pabrik sehingga perlu adanya tahapan-tahapan dalam proses distribusi tenaga listrik. Setelah tenaga listrik dihasilkan pada lokasi pembangkitan maka disalurkan melaluisaluran transmisi sehingga sampailah tenaga listrik di Gardu Induk (GI) untuk diturunkan tegangannya melalui transformator penurun tegangan menjadi tegangan menengah atau yang juga disebut tegangan distribusi primer. Jaringan setelah keluar dari GI disebut jaringan distribusi, sedangkan jaringan antara Pusat Listrik dengan GI disebut jaringan transmisi. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah, kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah untuk selanjutnya disalurkan ke utilitas pabrik. Setelah tenaga listrik melalui Jaringan Tegangan Menengah (JTM), Jaringan Tegangan Rendah (JTR) dan Sambungan utilitas, maka tenaga listrik selanjutnya melalui alat pembatas daya dan KWH meter. Dari uraian tersebut, dapat dimengerti bahwa besar kecilnya konsumsi tenaga listrik ditentukan sepenuhnya kebutuhan pabrik akan tenaga listrik. Setelah sampai pada instalasi pabrik tentunya akan ada komponen receiver yang akan menerima aliran listrik, kemudian didistribusikan oleh komponen seperti kawat sebagai media penghantar serta akan adanya beban listrik sebagai peralatan yang mengonsumsi energi listrik pada pabrik.

2. Energi minyak makin mahal ($130/barel), pengadaan energi listrik alternatif adalah salahsatu jawaban atas krisis energi. Jelaskan skematik pembangkitan listrik Mikrohidro skala100 kW di pedesaan, sampai pemanfaatannya untuk rumah tangga dan industri kecil UKM.Penyediaan energi listrik yang memadai dan murah serta ramah lingkungan merupakan salah satu persyaratan untuk pembangunan sosial ekonomi berkelanjutan. Keterbatasan penyediaan energi listrik merupakan salah satu hambatan dalam pembangunan dan pengembangan masyarakat perdesaan. Pembuatan Pembakit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) di pedesaan dengan skala 100 kW dapat dilakukan melalui langkah berikut ini.a) HydropowerBesarnya tenaga air yang tersedia dari suatu sumber air bergantung pada besarnya head dan debit air. Dalam hubungan dengan reservoir air maka head adalah beda ketinggian antara muka air pada reservoir dengan muka air keluar dari kincir air/turbin air. Total daya yang terbangkitkan dari suatu turbin air adalah merupakan reaksi antara head dan debit air seperti ditunjukkan pada persamaan 1.P = Q g h(1)Dimana: P = daya (watt)Q = debit aliran (m3/s) = densitas air (1000 kg/m3)Selain memanfaatkan air jatuh hydropower dapat diperoleh dari aliran air datar. Dalam hal ini energi yang tersedia merupakan energi kinetik.E = m v2(2)Dimana: v = kecepatan aliran air (m/s)m = massa (kg)Daya air yang tersedia dinyatakan sebagai berikut :P = Q v2(3)b) Prinsip Kerja PLTMHPembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) pada prinsipnya memanfaatkan beda ketinggian dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air saluran irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan energi ekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan menghasilkan listrik. Skema prinsip kerja PLTMH terlihat pada gambar 1.

c) Perencanaan komponen PLTMHPengukuran Debit AirDebit merupakan jumlah air yang mengalir di dalam saluran atau sungai per unit waktu. Metode yang umum diterapkan untuk menetapkan debit sungai adalah metode profil sungai (cross section). Pada metode ini debit merupakan hasil perkalian antara luas penampang vertikal sungai (profil sungai) dengan kecepatan aliran air.Q = A V(4)Dimana: Q = Debit aliran (m3/s)A = Luas penampang vertikal (m2)V = Kecepatan aliran sungai (m/s)Luas penampang diukur dengan menggunakan meteran dan piskal (tongkat bambu atau kayu) dan kecepatan aliran diukur dengan menggunakan current meter atau juga dengan metode apung. Pengukuran kecepatan aliran dengan metode apung dilakukan dengan jalan mengapungkan suatu benda misalnya bola tenis atau botol bekas. Kecepatan aliran merupakan hasil bagi antara jarak lintasan dengan waktu tempuh atau dapat dituliskan dengan persamaan 5.V = L/tDimana: V = kecepatan (m/s)L = panjang lintasan (m)t = waktu tempuh (s)Kecepatan yang diperoleh dari metode ini merupakan kecepatan maksimal sehingga perlu dikalikan dengan faktor koreksi kecepatan. Faktor koreksi ini tergantung dari jenis saluran yang dibangun.Dengan memperhatikan faktor koreksi tersebut maka debit air dari suatu saluran dihitung dengan persamaan 6. Q = c (A1V1+A2V2+.+AnVn)(6)dimana: Q = debit aliran (m3/s)c = faktor koreksiA = luas penampang vertikal (m2)V = kecepatan aliran sungai (m/s)Pengukuran Tinggi Jatuh AirPengukuran tinggi jatuh air antara sumber air dengan lokasi turbin dapat dilakukan dengan menggunakan altimeter yang terdapat pada GPS. Prinsip kerja altimeter adalah mengukur tekanan udara. Tekanan udara akan berubah 9 mm head air raksa untuk setiap 100 meter perubahan elevasi. Altimeter sangat mudah terpengaruh oleh perubahan suhu, tekanan atmosfir dan kelembaban. Penggunaan altimeter yang terbaik adalah dengan melakukan pengukuran beda ketinggian dalam jangka waktu yang secepatnya. Secara umum pengukuran menggunakan altimeter adalah pengukuran yang paling baik terutama untuk pengukuran kondisi-kondisi tertentu misalnya untuk pengukuran head yang tinggi. Altimeter Page pada GPS menunjukkan peningkatan yang sedang berlaku, rata-rata penurunan, profil perubahan peningkatan ketinggian sepanjang jarak dan waktu, atau profil perubahan tekanan sepanjang waktu.Perencanaan Komponen Elektrikal-MekanikalKomponen elektrikal dan mekanikal meliputi turbin, generator, sistem transmisi mekanik, dan sistem kontrol. Pemilihan generator didasrkan pada sistem listrik yang dipakai dan besarnya daya terbangkit. Pemilihan turbin didasarkan pada debit air, ketinggian head (net head) dan kecepatan spesifik turbin.Kecepatan spesifik turbin juga menjadi dasar pemilihan jenis turbin karena sangat berpengaruh pada sistem transmisi mekanik yang akan digunakan. Kecepatan spesifik turbin dicari dengan persamaan:

(7)Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu berdasarkan data eksperimen. Dengan mengetahui kecepatan spesifik turbin maka perencanaan dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah.Perencanaan Komponen Sipil1. Diversion Weir dan Intake (DAM/Bendungan Pengalih dan Intake)DAM pengalih berfungsi untuk mengalihkan air melalui sebuah pembuka di bagian sisi sungai (Intake pembuka) ke dalam sebuah bak pengendap (Settling Basin).

Gambar intake2. Settling Basin (Bak Pengendap)Bak pengendap digunakan untuk memindahkan partikel-partikel pasir dari air. Bak pengendap sangat penting untuk melindungi komponen-komponen berikutnya dari pasir atau kotoran lain.3. Headrace (Saluran Pembawa)Saluran pembawa mengikuti kontur dari sisi bukit untuk menjaga elevasi dari air yang disalurkan.

Gambar headrace

4. Headtank (Bak Penenang)Fungsi dari bak penenang adalah untuk mengatur perbedaan keluaran air antara sebuah penstock dan headrace, juga berfungsi untuk menengkan air sebelum masuk penstok serta untuk pemisahan akhir kotoran dalam air seperti pasir, kayu kayuan.

Gambar headtank5. Penstock (Pipa Pesat)Penstock atau pipa pesat adalah pipa yang menyalurkan air kemudian dihubungkan pada sebuah elevasi yang lebih rendah ke sebuah roda air, sehingga menimbulkan air berkecepatan tinggiuntuk memutar turbin.

Gambar pipa penstock

6. TurbinTurbin merupakan sebuah konstruksi mekanik yang akan berputar ketika terkena air dengan kecepatan tinggi. Turbin inilah yang akan dikopel dengan generator sehingga ketika turbin berputar maka generator akan berputar dan menghasilakan energy listrik.Ada beberapa jenis turbin yang biasa digunakan Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenisjenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap awal, pemilihan jenisturbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter - parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin terutama ketinggian head.HASILMisalnya pembangunan PLTMH Dompyong direncanakan di Desa Dompyong, Kecamatan Bendungan, Kabupaten Trenggalek dengan memanfaatkan aliran sungai Dompyong. Desa Dompyong merupakan ibukota kecamatan Bendungan dengan luas wilayah 17,82 km2 yang berpenduduk 3311 jiwa. Meiliki Rasio Elektrifikasi 23.57% dengan kepadatan penduduk 186 jiwa/km2. Secara umum permasalahan kelistrikan yang terjadi di desa Dompyong terutama aspek ketersediaan dan kualitas daya listrik yang masih rendah. Hal inimenyebabkan terhambatnya kegiatan ekonomi daerah tersebutLebar sungai Dompyong pada daerah pengukuran adalah 7 m yang dibagi dalam 7 segmen dengan jarak antar penampang 1 m dengan debit total sebesar 0,63 m3/s. Sungai Dompyong merupakan sungai dangkal dengan aliran bebas sehingga faktor koreksi debit air sebesar 0.65 sehingga diperoleh debit air sungai Dompyong sebesar::Q = c Qtotal = 0.65 0,63 m3/s = 0,41 m3/s

Dengan memperhatikan ketinggian dari dua titik pengukuran terhadap permukaan air laut diperoleh forebay berada pada ketinggian 692 m dan power house berada pada ketinggian 671 m di atas permukaan laut sehingga diperoleh tinggi jatuh air sebesar:h = 629 m 671 m = 21 mPembangunan PLTMH Dompyong memanfaatkan aliran sungai Dompyong dengan tinggi head net 20 m dan debit rata-rata 0.41 m3/s diperoleh estimasi daya terbangkit sebesar 100 kW.

Gambar prinsip kerja PLTMH

3. Beban listrik 1.000 watt bekerja selama 5 jam. Hitung berapa energi listrik yang dikonsumsi.Dik : P = 1000 watt = 1 Kwt = 5 jamDit :Energi listrik yang dikonsumsi (w) ?Jawab : Energi listrik yang dikonsumsi per hari W= P x tW= (1 Kw) x (5 jam)W =5 Kwh per hari

Energi Listrik yang dikonsumsi per bulanW= (energy listrik per hari) x 30W= (5 Kwh ) x 30W= 150 Kwh per bulan

4. Jika harga energi Rp 700/kWh, berapa harga energi yang harus dibayar pada soal No. 4 diatas. Biaya untuk pemakaian per hari= (Energi listrik yang dikonsumsi per hari ) x (biaya per jam)= (5 Kwh per hari) x (Rp 750/Kwh)= Rp 3750

Biaya untuk pemakaian per bulan= ( Energi Listrik yang dikonsumsi per bulan) x ( biaya per jam)= (150 Kwh per bulan) x (Rp 750)= Rp 112.500

5. Suatu bangunan disuplai listrik 3 phasa, 4 kawat dengan tegangannya 220 V/380 V, frekuensi 50 Hz. Beban yang ada 400 lampu TL 40 W; 220 V; cos = 0,8, balast 10 W, Bagaimana instalasinya? Jumlah lampu 400 TL, setiap phasa dibebani :

Tiap Lampu 40 W; 220 v; cos;ballast 10 W memerlukan arus :

Maka untuk 134 lampu diperlukan :134 x 0,28 A = 37,52 A 38 A Bila lampu menyala sekaligus :IR = 38A ; Is = 38A ; Ir = 38A Lampu dibagi dalam grup (tiap grup maksimum 12-14 titik lampu), bila tiap titik terdiri dari 2 TL, maka tiap phasa terdapat :

Dan tiap phasa mempunyai :

67 arnatur memiliki 6 grup maka pada tiap satu grup memiliki

6X = 67 arnatur

X = 11,167

X = 12 Arnatur

Maka tiap satu grup memiliki 12 arnatur, 12 arnatur x 2 TL = 24 TL jadi arus tiap grup:24 TL x 0,28 A = 6,72 ADengan demikian pengaman yang digunakan tiap grup 10 A. Arus Listrik tiap phasa phanel utama adalah6,72 x 6 grup = 40,32 AMaka pengaman ytama (MCB atau sekering) yang digunakan 50 A