Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro

Pada tahun 1992 PPLH Seloliman Trawas Mojokerto mengundang MHPP-GTZ untuk mengadakan survey sumber daya air di desa. PPLH ingin membangun pembangkit listrik dari sumber energi terbarukan sebagai contoh nyata bagi pengunjung. Hasil sebuah pembangkit listrik memakai Turbin T-12 dengan daya 15 KVA. Kerjasama PPLH Seloliman dengan kedutaan besar Jermanm GTZ-MHPP, Yayasan Mandiri, pemerintah desa Seloliman dan masyarakat dusun Janjing desa Seloliman.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) beroperasi mulai tahun 1994 sampai tahun 1999. Perkembangan PPLH Seloliman dan masyarakat Janjing mendorong pemakaian lebih. Kenaikan beban yang tinggi menuntut kualitas listrik yang tinggi pula. Hal ini tidak dapat dipenuhi oleh pembangkit yang sudah ada. Akhirnya diadakan up grade untuk menaikkan daya terpasang dari pembangkit. Nopember 2000 pekerjaan fisik dilakukan. MHPP-GTZ menunjuk PT. Heksa Prakarsa Teknik Bandung sebagai pemasok perangkat keras, penginstalasian dan pengujian. PLTM baru dengan daya 25 KVA jenis Turbin T-14 dengan pengontrol aliran otomatis. Beroperasi pada tanggal 24 Desember 2000 dan diserahterimakan secara resmi pada bulan Janjuari 2001.

A.    Bangunan Sipil, terdiri dari :

1)      Bendung

Bendung adalah bangunan yang berfungsi untuk meninggikan elevasi muka air sungai sehingga air dapat mengalir ke intake untuk selanjutnya dialirkan ke saluran pembawa khususnya pada musim kemarau. Bendung dilengkapi dengan pintu air penguras yang berfungsi mengendalikan jumlah air yang masuk ke dalam intake sekaligus sebagai pintu penguras untuk mengelontor endapan-endapan lumpur (sedimen) yang cepat atau lambat terkumpul di hulu bendung. Ukuran bangunan bendung : p = 6-7m , tebal : 50cm , T = 1m dari dasar sungai sebelum adanya bendung.

2)      Intake

Intake adalah bangunan di sisi kiri atau kanan bendung yang berfungsi untuk mengalirkan air ke saluran pembawa sesuai dengan debit yang direncanakan. Intake dirancang agar selalu mampu mengalirkan air sesuai dengan debit perencanaan pada kondisi debit sungai yang bagaimanapun. Pada intake dilengkapi saringan kasar untuk mencegah sampah dan kayu-kayu besar masuk ke dalam saluran pembawa.

3)      Saluran Pembawa

Saluran pembawa adalah saluran yang berfungsi mengalirkan air dari intake ke bak penenang. Saluran ini dibuat dengan menyempurnakan saluran irigasi sekunder yang telah ada. Ukuran bangunan : p = 115m , L mulut atas = 60cm , L lantai dasar = 50cm , T = 80cm.

4)      Bak Pengendap (Silting Basin)

Bak pengendap berfungsi mengendapkan material-material (sedimen) yang ikut terbawa aliran. Bak pengendap dilengkapi dengan saluran penguras dan saluran pelimpah yang berfungsi sebagai pengontrol debit air yang masuk ke bak penenang sesuai yang direncanakan. Ukuran bak pengendap : p = +/- 4m , L = 140cm , T = 2m.

Pada bak pengendap dilengkapi dengan saringan (trash rack) dimaksudkan agar air yang masuk ke dalam turbin bebas dari benda-benda keras yang dapat merusak runner turbin. Ukuran saringan : p  = 310cm , L = 60cm , T = 60cm , kerapatan = 1,5cm.

Bak pengendap ini juga dilengkapi dengan bak penampung yang berfungsi menampung air yang sudah disaring untuk dialirkan ke bak penenang melalui pipa PVC berdiameter 40cm yang ditanam dengan kedalaman 90cm.

5)      Bak Penenang (Fore Bay)

Bak penenang berfungsi untuk mengurangi kecepatan air yang masuk dari saluran sehingga turbulensi air pada saat masuk kedalam penstock berkurang untuk dapat membangkitakan daya optimal .

Ukuran bak penenang P = 2 m

L = 2 m     T = 4 m dari permukaan atas bak.

6)      Pipa Pesat (Penstock)

Penstock berfungsi menghantarkan air dari bak penenang ke turbin tanpa kehilangan massa apapun tekanan sehingga tenaga air dapat dimanfaatkan secara optimal untuk menggerakkan turbin. Pada pangkal penstock setelah keluar dari bak penenang dipasang pipa napas (air vent) dengan panjang permukaan pipa 1 meter diatas permukaan air bak penenang. Pemasangan pipa napas dimasukkan mencegah terjadinya tekanan rendah di penstock apabila mulut penstock tersumbat . Tekanan rendah pada penstock dapat merusak penstock tersebut . Penstock harus cukup kuat untuk mampu menahan tekanan air yang cukup besar . Untuk itu dibuatkan dudukan. Dudukan berfungsi menahan gaya-gaya yang ditimbulkan oleh berat pipa, berat air, serta gaya akibat aliran air dalam penstock .

Penempatan pipa pesat :

T = 14 m dari turbin

P = 36 m

Kemiringan 35 derajat

7)      Rumah Pembangkit (Power House)

Berfungsi untuk melindungi alat-alat pembangit serta merupakan pusat kontrol dari sistem pembangkit. Di luar rumah pembangkit terdapat ballast tank diisi air untuk menyerap panas yang dihasilkan oleh ballast load (elemen pemanas air). Di bawah rumah pembangkit terdapat saluran buang (tail race) yang berfungsi untuk mengalirkan kembali air ke saluran melalui turbin.

B.     Perawatan Bangunan Sipil :

1)      Bendung :

·         Kontrol sayap dan bahan bendung dari kemungkinan bocor atau tergerus aliran air, khususnya pada musim hujan

·         Beri pelumas (stempet) pada ulir dan roda gigi pintu air penguras paling tidak sebulan sekali

·         Kontrol baut-baut pengunci , dikencangkan bila kendur

·         Pasang gembok pengaman pada kemudi apabila sedang tidak digunakan

·         Cat ulang bila diperlukan untuk memperlambat karat

2)      Intake  :

·         Kontrol badan intake dari kemungkinan bocor atau tergerus aliran air, khususnya pada musim hujan

·         Bersihkan saringan besar dari sampah atau kayu-kayu besar yang menghalangi aliran air paling tidak sehari sekali pada musim hujan

·         Cat ulang bila diperlukan untuk memperlambat karat

3)      Saluran Pembawa (Head Race) :

·         Kontrol saluran air dari kemungkinan bocor , tergerus aliran air atau tanah turun khususnya pada musim hujan

·         Plester ulang bila diperlukan

4)      Bak Pengendap (Silting Basin) :

·         Kontrol dari kemungkinan bocor atau tanah turun (ambles) paling tidak setahun sekali

·         Kuras lumpur yang menumpuk melalui saluran penguras yang telah disediakan.

·         Bersihkan benda-benda/sampah yang tersangkut pada saringan setiap hari

·         Kontrol saluran penguras yang telah disediakan

·         Kontrol kerenggangan saringan untuk memastikan saringan masih berfungsi dengan baik paling tidak setahun sekali

·         Cat ulang saringan bila perlu untuk mencegah karat

5)      Bak Penenang :

·         Kotrol bak penenang dari kemungkinan bocor , tergerus aliran air atau ambles khususnya pada musim hujan

·         Plester ulang jika diperlukan

6)      Pipa Pesat (penstock) :

·         Kotrol apakah terdapat kebocoran / keretakan paling tidak sebulan sekali

·         Jika air keluar dari flanges, kencangkan baut mur

·         Kontrol pondasi penstock dari kemungkinan retak, ambles atau tergerus air

·         Potong rumput / tumbuhan lain yang tumbuh disekitar penstock

·         Cat ulang paling tidak  3 tahun sekali, untuk memperlambat karat. Biaya pengecatan penstock jauh lebih murah disbanding beli penstock baru

7)      Rumah pembangkit (power house) :

·         Bersihkan rumah pembangkit setiap hari

·         Kontrol atap dari kemungkinan bocor khususnya pada musim hujan agar generator dan panel IGC bebas dari tetesan air hujan

·         Kontrol fallud pengaman dari kemungkinan ambles atau tergerus air

·         Kontrol ballast tank, apabila sudah banyak kotoran yang masuk lakukan pengurasan melalui saluran penguras yang telah disediakan

           

C.    Peralatan Mekanikal  :

1)      Turbin

PLTM ini menggunakan turbin jenis Cross Flow T 14 D 300 Etnec-Heksa produksi Bandung. Turbin dengan pengontrol aliran otomatis ini cocok untuk lokasi-lokasi proyek di indonesi. Turbin diolongkan menjadi dua jenis, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Turbin impuls bekerja dengan cara tekanan air dikonversikan (diubah) menjadi energy kinetik (gerak) di adaptor. Turbin reaksi bekerja dengan cara tekanan air langsungdiubah menjadi gaya pada permukaan runner, gaya yang bekerja pada runner ini akan memutar poros turbin

2)      Transmisi Mekanikal

Transmisi mekanikal terdiri dari : pulley turbin, pulley generator, flat belt, plummer, flexible coupling.

           

D.    Peralatan Elektrikal :

1)      Generator Sinkron

Generator merupakan alat untuk mengubah daya poros turbin menjadi daya listri. Arus DC (searah) yang mengalir pada kumparan rotor (bagian generator yang berputar) akan menciptakan medan magnetic homogenen. Apabila rotor yang dihubungkan dengan as generator tersebut diputar dengan kecepatan konstan (tetap) maka pada kumparan stator (bagian generator yang tidak berputar) akan dibangkitkan tegangan AC (bolak balik). Utnuk menjaga agar tegangan selalu konstan tidak tergantung dari perubahan beban, AVR (autaatic voltage regulator) akan mengatur besar kecilnya arus yang harus di suplay ke generator sesuai dengan perubahan beban yang terjadi.

2)      Electronic Load Controlle (ELC)

 Adalah sistem control yang terdiri dari panel kontrol ELC dan ballast load. Fungsi ELC agar frekuensi yang dibangkitkan oleh generator sinkron selalu stabil tidak tergantung oleh perubahan beban.

3)      Pentahanan (Earthing)

Pentanahan (Arde) merupakan bagian yang sangat penting bagi pembangkit. Pentanahan adalah titik referensi tegangan nol bagi pembangkit. Semua sistem pangaman petir, benda metal, penstock, body generator, turbin, ballast tank dan titik netral pembangkit dihubungkan dengan pertanahan. Pertanahan berfungsi untuk mencegah terjadinya kejutan listrik pada manusia jika terjadi kebocoran arus atau kegagalan fungsi alat.

4)      Panel Switch Gear

Berfungsi untuk mendistribusikan arus listrik dari mikrohidro kemasing masing masing jaringan. Panel ini berfungsi menyalakan dan mematikan arus ke konsumen, serta untuk menjaga arus hubung singkat tidak samapai pada generator.  Dengan sistem kaskade apabila terjadi arus hubung singkat pada salah satu jaringan, tidak akan mengganggu jaringan yang lain. Panel ini bisa melihat arus dan pemakaian KWH beban.

5)      Jaringan Distribusi

Adalah jaringan kabel untuk menghantarkan arus listrik dari rumah pembangkit ke konsumen. Standar kabel yang digunakan adalah aluminium twisted insulated cable (TIC) 4x70mm2 / 4x35mm2 / 4x16mm2 / 4x10mm2 tergantung dari besarnya daya yang hendak disalurkan. Harus diusahakan agar beban untuk masing-masing fasa adalah seimbang. Pada beberapa tiang (tergantung panjang jaringan dan tanah sekitar jaringan) harus diberi pentanahan yang dihubungkan ke kabel netral. Pada tiang pertama (didekat rumah pembangkit) dipasang penagkal petir (lightning arresters) untuk melindungi generator dari arus kejut yang disebabkan oleh petir.

6)      Instalasi Konsumen

Standar kabel untuk mengalirkan listrik dari jaringan distribusi ke konsumen adalah TIC aluminium 2x10mm2 / 2x6mm2. Tiap konsumen diberi pembatas daya (MCB / PTC) sebelum masuk ke konsumen sesuai permintaan dayanya. Pada tiap-tiap konsumen diberi sekring maksimal 6 ampere untuk instalasi yang menggunakan arus MCB. Untuk instalasi dengan pembatas arus PTC, digunakan sekring gelas 20mm dengan kapasitas 0,5 ampere.

E.     Perawatan Peralatan Makanikal :

1)      TURBIN

                                                       a.            Beri grease secara teratur dan benar. Sebaiknya selalu gunakan grease dengan bahan dasar Lithium (SKF LGMT-3, STP, Penzoil atau Top One). Setelah pemberian grease yang kelima kali, sebaiknya bearing di bersihkan dari sisa-sisa grease lama dengan minyak tanah dan diisi kembali dengan grease yang seluruhnya baru.

                                                      b.            Kontrol tingkat kekencangan baut dan berikan minyak pelumas agar baut tidak mudah berkarat paling tidak 3 bulan sekali.

                                                       c.            Bersihkan dengan lap agar embun yang melekat cepat mengering. Embun yang masuk ke lubang baut akan menyebabkan karat.

                                                      d.            Bersihkan sampah dan kayu-kayu kecil yang terjebak dalam adaptor dengan memakai hand hole / inspection hole yang telah disediakan.

2)      TRANSMISI MEKANIK (Pulley Turbin, Pulley Generatos, Flat Belt, Plummer, Fexible Coupling)

                                                       a.            Kontrol baut pengunci pulley paling tidak satu bulan sekali. Kecangkan bila perlu.

                                                      b.            Jaga belt jangan sampai kena air / grease. Kontrol tingkat kekencangan belt tiga bulan sekali, kencangkan / kembalikan ke kondisi semula bila kendor.

                                                       c.            Kontrol baut flexibel coupling dan karet coupling sebulan sekali, kencangkan bila terasa longgar. Apabila karet coupling sudah tipis dan suara coupling lebih berisik / keras dari biasanya, segera ganti dengan karet couling yang baru. Jangan menungg sampai karet coupling habis.

                                                      d.            Berikan stempet pada bearing, plummer block sesuai kebutuhan.

F.     Perawatan Peralatan Elektrikal

1)      Generator Sinkron

                                                       a.            Setelah kira-kira 9.000 jam (kira-kira 13 bulan) beroperasi bearing atau suara generator terdengar kasar atau lebih keras, pelumas bearing perlu diganti engan pelumas baru.

                                                      b.            Apabila ball (pelor/gotri) pada bearing sudah terlihat sangat longgar dan aus segera ganti dengan yang baru dengan tipe yang sama (stamport).

                                                       c.            AVR apabila teradi kerusakan diganti dengan AVR tipe yang sama (SX-421).

                                                      d.            Bersihkan ventilasi pada generator dri debu dan kotoran.

2)      Electronic Load Controller (ELC)

                                                       a.            Periksa ikatan kabel di terminal generator sinkron, ELC, NCCB dan ballast load  sebulan sekali, kencangkan bila longgar. Lakukan dalam kondisi pembangkit tidak beroperasi.

                                                      b.            Pengukurn OHM pada terminal ballast load pada masing-masing heater sebulan sekali untuk memastikan semua elemen pemanas cukup berfungsi dengan baik.

                                                       c.            Kontrop seal elemen pemanas air celip dari kemungkinan bocor. Bersihkan elemen celup dengan lap yang diberi sabun (jangan sekali-sekali disikat) pada saat melakukan pengurasan ballast tank.

                                                      d.            Pada saat pembangkit sudah menyala kontrol ketiga rotary fan pada panel ELC untuk memastikan rotary fan berfungsi dengan baik.

3)      Pentanahan (Earting)

Periksa hubungan kabel pentanahan dengan sistem pengamanan petir, benda metal, turbin, body generator dan titik netral pembangkit setiap tahun. Lakukan dengan  pengukur OHM. Periksa dan kencangkan bila ada hubungan yang kendor.

4)      Panel Switch Gear

Periksa ikatan kabel terminal mikrohidro, MCB, dan jaringan sebulan sekali, kencangkan bila longgar. Pemeriksaan harus dilakukan dalam pembangkit tidak beroperasi.

5)      Jaringan Distribusi

                                                       a.            Periksa jaringan  terhadap gangguan-gangguan yang diakibatkan oleh adanya tumbuhan. Periksa pula kerusakan yang terjadi pada tiang maupun aksesorisnya. Periksa dengan teliti sambungan kabel, beri isolasi ulang bila perlu.

                                                      b.            Periksa pondasi tiang dari kemungkinan tanah turun (ambles) atau tergerus aliran air. Tiang harus segera diperbaiki dan diluruskan kembali pada posisinya.

6)      Instalasi Konsumen

                                                       a.            Periksa ketertiban konsumen dalam pemakaian listrik. Pastikan tidak ada pencurian energi.

                                                      b.            Periksa bahwa skring sudah terpasang dengan benar (bukan diganti dengan kabel).

                                                       c.            Periksa segel pada kotak MCB secara berkala.

G.    Spesifikasi Bangunan Sipil PTLM Kalimaron Seloliman

Tinggi kotor	15 m
Tinggi bersih	14 m
Debit air/design flow	305 l/s
Daya listrik	30 KW
Tipe intake	Off-take dari saluran irigasi Sungai Kalimaron
Bak pengendap	Satu bak pengendap lebar 3 m, panjang 20 m dilengkapi dengan dinding pelimpah
Head race	Saluran terbuka dari pasangan batu sepanjang 150 m dan saluran tertanam (pipa paralon) sepanjang 70 m
Spillway	Terpadu dengan baik pengandap dan saringan (tyrolean)
Pipa pesat	Pipa dari pelat diameter: 380 mm, panjang 45 m
Power house	Bangunan tembok dengan pondasi beton atap triplek ukuran lantai: 4 x 3 m²
Acces road	100 m dari jalan raya Trawas – Ngoro

H.    Elektro Mekanikal PLTM Kalomaron Seloliman

Komponen	Spesifikasi
Jumlah pembangkit	1
Tipe turbin	Cross-flow T 14
Diameter runner	300 mm
Kecepatan putar turbin	573/750 rpm
Efisiensi maksimal dari turbin	80 %
Tipe generator	Synchronous
Drive	Belt datar
Kapasitas generator	40 KVA
Kecepatan putar generator	1500 rpm
Efesiensi maksimal generator	90 %

Dalam perkembangannya  PLTM Kalimaron Seloliman  melakukan interkoneksi dengan jaringan PLN. Dengan demikian tidak ada lagi sisa daya terbuang percuma melalui ballast load. Oleh karena itu perlu ditambah alat interkoneksi.

Peralatan interkoneksi terdiri dari : Modul Mainscon dan Panel Kontrol Mainscon Modul Mainscon.

Mainscon merupakan pengontrol sekaligus protektor pembangkit untuk sistem interkoneksi dengan grid atau jaringan. Prinsip kerja dari mainscon secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :

Ø  Pembukaan katup turbin dilakukan secara manual.

Ø  Setelah turbin berputar dan mengeluarkan daya listrik, ELC masih mengambil kendali untuk mengontrol frekuensi dengan pembuangan daya listrilk ke ballast load.

Ø  Apabila frekuensi dan tegangan pembangkit sudah normal, maka mainscon akan mulai mengendalikan ELC untuk proses sinkronisasi antara pembangkit dengan grid atau jaringan.

Ø  Setelah pembangkit dan jaringan sinkron maka mainscon akan menghidupkan kontaktor sehingga pembangkit dan jaringan terhubung. ELC secara otomatis akan mematikan ballast load. Daya yang diserap oleh jaringan sebesar daya yang sebelumnya dibuang ke ballast.

I.       Komponen Utama Mainscon

1)      MODUL MAINSCON POWER SUPPLY, merupakan power suplly untuk sisi grid atau jaringan.

2)      MODUL MAINSCON FAILURE TRIP, berfungsi sebagai protektor pada sisi jaringan dari tidak seimbang phasa, hilang phasa, geser phasa, perubahan frekuensi yang terlalu cepat.

3)      MODUL MAINS VOLTAGE TRIP, berfungsi sebagai protektor pada sisi jaringan dari kelebihan tegangan dan kekurangan tegangan.

4)      MODUL MAINS FREKUENSI TRIP, berfungsi sebagai protektor pada sisi jaringan dari kelebihan dan kekurangan frekuensi.

5)      MODUL MAINS LOGIC, adalah display yang akan menampilkan informasi dari mainscon.

Pada logic terdapat :

                                                       a.            Led ON GRID menandakan bahwa kontaktor ON yang artinya pembangkit sudah terhubung dengan jaringan.

                                                      b.            Led READY artinya sistem pada jaringan sudah siap untuk interkoneksi.

                                                       c.            Led MF artinya jaringan atau mains tidak normal.

                                                      d.            Led VH artinya jaringan kelebihan tegangan,

                                                       e.            Led VL artinya tegangan jaringan kurang.

                                                       f.            Led FH artinya frekuensi jaringan lebih.

                                                      g.            Led FL artinya frekuensi jaringan terlalu lemah.

                                                      h.            Tombol RESET yang berfungsi untuk mereset led yang menyala.

6)      MODUL SYNCHRONIZER, terdapat switch yang berfungsi sebagai selektor untuk mengaktifkan mainscon.

                                                         a.            Posisi OFF/HOLD artinya pada posisi ini pembangkit tidak akan sinkron dengan jaringan.

                                                        b.            Posisi AUTO SYNC artinya pada posisi ini pembangkit secara otomatis akan sinkroon  dengan jaringan.

7)      MODUL LOGIC HYDRO adalah display yang akan menampilkan infomasi pada mainscon.

Pada logic terdapat :

                                                       a.            Led HYDRO menandakan bahwa pada sistem hidro terdapat  kesalahan.

                                                      b.            Led TEADY artinya sistem pada sisi generator sudah sipa untuk interkoneksi.

                                                       c.            Led VH artinya jaringan kelebihan tegangan,

                                                      d.            Led VL artinya tegangan jaringan kurang.

                                                       e.            Led FH artinya frekuensi jaringan lebih.

                                                       f.            Led FL artinya frekuensi jaringan terlalu lemah.

                                                      g.            Tombol RESET yang berfungsi untuk mereset led yang menyala.

8)      MODUL AUTO SYNCHRONIZER, modul ini berfungsi sebagai pengatur proses sinkronisasi antara jaringan dengan pembangkit. Dengan cara memberikan data ke ELC untuk mengatur frekuensi dan sudut phasenya sehingga dapat sesuai dengan jaringan.

9)      MODUL GENERATOR FREQUENCY TRIP, berfungsi sebagai protektor pada sisi generator dari kelebihan dan kekurangan frekuensi.

10)   MODUL RESERVE POWER TRIP, berfungsi sebagai protektor kalau terjadi reserve power dari jaringan ke pembangkit. Modul ini akan mematikan kontaktor utama apabila terjadi reserve power.

11)   POWER  FACTOR, angka yang terbaca adalah faktor daya di supply ke jaringan.

Jarum menunjuk ke arah :

                                                       a.            Led artinya daya reaktif pembangkit sebagian di supply oleh jaringan.

                                                      b.            Lead artinya pembangkit mensupply daya reaktif ke jaringan.

Untuk mengatur power faktor dapat dilakukan dengan mengatur potensiometer (VOLT TRIM).

12)   VOLT TRIM adalah potensiometer untuk mengatur besarnya tegangan sebelum terhubung ke jaringan. Pengaturan potensiometer dapat dilakukan apabila perlu.

13)   MAINS RELAY adalah relay untuk sinkron yang terletak pada bagian belakang mainscon.

14)   MOVS adalah varistor untuk proteksi dari over volt atau petir. Varistor akan rusak kalau terjadi petir yang besar dan harus diganti apabila rusak. Terletak dibelakang mainscon.

 FUSE berfungsi untuk proteksi short sicuit. Terletak di belakang   mainscon. Fuse ini hanya sebagai cadangan dari fuse nomor 1 – 6 pada panel mainscon. Diharapkan fuse pada panel F 1 – 6 akan putus terlebih dahulu sebelum fuse pada mainscon untuk mempermudah penggatian fuse nya.


Untuk file aslinya bisa di download : DISINI

Terima Kasih Anda Telah Membaca Artikel
Judul: Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro
Ditulis Oleh Handi
Berikanlah saran dan kritik atas artikel ini. Salam blogger, Terima kasih