MAKALAH KOMPLIT

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Gambaran Umum Shell and tube heat exchanger merupakan jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada suatu proses seperti petroleum, industri kimia, dan industri HVAC. Shell and tube heat exchanger mengandung beberapa utube sejajar di dalam shell. Shell and tube heat exchanger digunakan saat suatu proses membutuhkan fluida untuk dipanaskan atau didinginkan dalam jumlah besar. Berdasarkan desainnya, shell and tube heat exchanger menawarkan area penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Untuk membuat perpindahan panas yang lebih baik dan untuk menyangga tube yang ada di dalam shell, maka sering dipasang baffle. Efektifitas perpindahan panas meningkat dengan dipasangnya baffle. Efektifitas meningkat seiring dangan mengecilnya jarak antar baffle hingga suatu jarak tertentu kemudian menurun, Shell and tube heat exchanger merupakan bejana tekanan dengan banyak tube didalamnya. Pada suatu proses, fluida mengalir melalui tube pada exchanger saat fluida lainnya mengalir keluar tube yang berada di antara shell. Fluida pada sisi tube dan pada sisi shell terpisah oleh tube sheet. Konstruksi detail dari TEMA Shell and Tube Heat Exchanger. (gambar 11-35) BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Sistem Kerja 2.1.1 Teori dan aplikasi Dua fluida mengalir dengan temperature awal yang berbeda mengalir sepanjang heat exchangers. Satu aliran mengalir sepanjang tabung sedangkan arus lain pada bagian luar tabung tetapi masih di dalam shell. Panas ditransfer dari satu fluida ke fluida lainnya melalui dinding tabung, baik dari sisi tabung menuju shell atau sebaliknya. Fluida bisa merupakan cairan atau gas pada sisi shell maupun pada sisi tabung. Dalam tujuan memindahkan panas secara efisien, suatu area perpindahan kalor yang besar harus digunakan, oleh karena itu terdapat banyak tabung. Dengan cara ini, panas yang dibuang dapat disimpan untuk digunakan. Hal ini adalah suatu jalan yang baik untuk memelihara energi. Heat exchanger yang berfasa tunggal (cairan atau gas) pada setiap sisi dapat disebut heat exchanger berfasa satu atau berfasa tunggal. Heat exchanger berfasa dua dapat digunakan untuk memanaskan cairan dan mendidihkannya sehingga menjadi gas (uap air), terkadang disebut boiler, atau mendinginkan uap air untuk dikondensasikan menjadi bentuk cairan (condenser), pada umumnya perubahan fase yang terjadi berada pada sisi shell. Boiler didalam mesin uap lokomotif biasanya cukup besar, yang pada umumnya shell and tube heat exchanger terbentuk silinder. Pada pembangkit tenaga listrik yang besar dengan steam-driven turbin, shell and tube condenser digunakan untuk mengkondensasikan uap air yang keluar turbin ke dalam bentuk air yang dapat didaur ulang kembali menjadi uap air, yang mungkin pada shell and tube tipe boiler. 2.1.2 Desain Shell and Tube Heat Exchanger Terdapat banyak variasi pada desain shell and tube. Secara khusus, ujung dari tiap tabung dihubungkan ke plenums (terkadang disebut water boxes) melalui lubang dalam tube sheets. Shell and Tube Heat Exchanger adalah jenis Heat Exchanger yang paling umum dipergunakan pada proses Refinary Oil and Gas dan Petrochemical. Dalam hal design Shell and Tube Heat Exchanger (STHE), standar yang dipakai adalah ASME Section VIII dan TEMA Class R, atau API 660 Ada dua sisi utama dalam design STHE, Shell Side dan Tube Side. Berdasarkan konstruksinya, STHE dapat dibagi atas beberapa type, masing masing type diberi kode berdasarkan kombinasi type Front Head, Shell, dan Rear Head. Tabel berikut adalah type type Head dan Shell yang dimaksud. Karakteristik masing masing type dari Shell and Tube tersebut digambarkan pada tabel berikut: Setelah mengetahui karateristik dari masing masing type shell and tube heat exchanger, selanjutnya design didasarkan atas keperluan atau servicenya. Design yang komplex biasanya menimbulkan biaya yang lebih mahal dan perawatan yang lebih sulit sehingga biasanya hanya digunakan untuk keperluan yang tidak memungkinkan penggunaan yang lebih simpel. Tabung mungkin berbentuk lurus atau bengkokkan dimana dengan bentuk U atau sering disebut dengan U-tubes. Didalam pembangkit daya nuklir disebut reactor air bertekanan, heat exchangers besar disebut steam generator merupakan berfasa ganda. Shell and tubes yang secara khas memiliki U-tubes. Semua hal tersebut digunakan untuk mendidihkan air dari steam turbin condenser menjadi uap air untuk mengendalikan turbin tersebut untuk menghasilkan tenaga. Kebanyakan shell and tube heat exchanger memiliki desain aliran baik 1,2, atau 4aliran pada sisi tabung. Hal ini bergantung pada frekuensi fluida pada tabung yang melalui fluida pada shell. Pada heat exchanger berfasa tunggal, fluida masuk pada satu ujung tabung dan keluar melalui ujung tabung lainnya. Steam turbin condenser dalam pembangkit tenaga sering merupakan 1-pass straight tube heat exchanger. Dua dan empat pass merupakan desain yang umum karena fluida dapat masuk dan keluar pada sisi yang sama. Hal tersebut membuat konstruksinya menjadi lebih sederhana. Terdapat baffles yang mengarahkan aliran melalui sisi shell sehingga fluida tidak mengambil jalan pintas melalui sisi shell yang dapat menyebabkan volume arus rendah yang tidak efektif. Heat exchanger arus berlawanan merupakan yang paling efisien sebab memberikan perbedaan suhu rata-rata yang paling tinggi antara arus dingin dengan arus panas. Banyak perusahaan tidak menggunakannya sebab dapat rusak dengan mudah dan menjadi lebih maha untuk dibangun. Sering multiple heat exchanger dapat digunakan untuk menirukan arus aliran berlawanan dari exchanger tunggal yang besar. 2.1.3 Pemilihan Material Tabung Agar dapat memindahkan panas dengan baik, material tabung harus mempunyai thermal conductivity. Karena panas ditransfer dari suatu sisi yang panas menuju sisi yang dingin melalui tabung, terdapat perbedaan temperature sepanjang lebar tabung. Karena ada kecenderungan material tabung untuk mengembang berbeda-beda secara thermal pada berbagai temperature thermal stresses muncul selama operasi. Hal ini sesuai terhadap tegangan dari tekanan tinggi dari fluida itu sendiri. Material tabung juga harus sesuai dengan kedua hal yaitu sisi shell dan sisi tube yang dialiri untuk periode lama dibawah kondisi-kondisi operasi (temperature, tekanan, pH, dan lain-lain) untuk memperkecil hal yang buruk seperti korosi. Semua yang dibituhkan yaitu melakukan pemilihan seksama atas bahan yang kuat, thermal-conductive, corrosion resistant, material tabung bermutu tinggi, yang secara khas berbahan metal. Pilihan material tabung yang buruk bisa mengakibatkan suatu kebocoran melalui suatu tabung antara sisi shell dan tube yang menyebabkan fluida yang lewat terkontaminasi dan kemungkinan hilangnya tekanan. 2.2 Bagian-Bagian / Komponen shell and Tube Heat Exchanger Keterangan,, Connections → ukuran yang distandarkan untuk pemasangan yang mudah, penambahan galur (thread) permukaan pelindung untukmemudahkan pemasangan. Gasket → fiber berkualitas tinggi yang dikompres Head → berbahan standar cast iron atau steel head Tubesheet → Ubend tubes diperluas terhadap tubesheet yang membiarkan untukperluasan dan penyusutan tabung karena fluktuasi suhu Mounting → saddles yang diganbungkan dengan unit standar untuk mounting yang cepat dan mudah Shell → welded shell dilindungi dengan cat berkualitas tinggi untuk menghambat korosi Tube bundles → berbahan stainless steal, tampilan tube bundle yang unikmeminimalisasi permasalahan yang muncul dan mengoptimumkan media aliran dalam unit Baffles → adanya celah baffles dengan jarak minimum antara tabung untuk menjamin aliran fluida yang benar dan meminimalisasi bypass. 2.3 Tipe-Tipe Shell and Tube Heat Exchanger 2.3.1 Fixed TubeSheet atau Fixed Head (Type L, M, atau N) Fixed-tube-sheet heat exchanger (gambar 11-36b) lebih sering digunakan dibandingkan jenis lainnya, dan frekuensi penggunaannya meningkat beberapa tahun terakhir ini. Tibesheet dilas atau digabungkan dengan shell. Biasanya perluasan melewati shell dan bertindak sebagai flanges, dimana tube-side header ini dibaut. Konstruksi ini menyebabkan shell and tueb sheet material menyatu satu sama lain. Ketika pengelasan tidaklah mungkin, konstruksi tipe “blind”-gasket digunakan. Blind gasket tidak dapat diakses untuk pemeliharaan atau penggantian ketika unit telah dibangun. Konstruksi ini digunakan untuk steam surface condenser, yang beroperasi di bawah vakum. Tube side header (atau channel) dapat dilas pada tubesheet. Seperti ditunjukkan gambar 11-35 jenis C dan N, konstruksi jenis ini sedikit lebih mahal dibandingkan dengan jenis B dan M atau A dan L masih memberikan keuntungan dimana tabung mungkin diuji atau digantikan tanpa mengganggu pipa penghubung tube-side. Tidak ada pembatasan atas banyaknya aliran tube-side. Aliran shell-side dapat satu atau lebih, walaupun shell dengan lebih dari 2 aliran side-shell jarang digunakan. Tabung dapat dengan sepenuhnya mengisi heat exchanger shell. Jarak antara tabung yang paling jauh atau paling luar dan shell hanya merupakan kebutuhan yang minimum untuk pembuatan. Antara bagian dalam shell dan baffles terdapat jarak yang harus diberikan, sehingga baffles dapat bergeser terhadap shell. Toleransi pembuatan memerlukan beberapa jarak tambahan antara bagian luar dari baffles dan tabung yang paling jauh atau paling luar. Jarak tepi antara tabung yang luar (OTL) dan diameter baffle harus sesuai untuk mencegah getaran tabung dari patahan sampai lubang baffle. Tabung yang paling luar pasti termasuk dalam OTL. Jarak antara diameter shell dan OTL sekitar 13 mm (1/2 in) untuk 635 mm (25 in) di dalam diameter shell dan keatasnya, 11 mm (7/16 in) untuk 254 mm-610 mm (10 in-24 in) pipe shell, dan kurang untuk diameter pipe shell yang lebih kecil. Tabung dapat digantikan. Tube-side-header, channel cover, gasket dan lainnya dapat dilakukan pemeliharaan dan penggantian namun tidak untuk struktur shell-side baffle maupun blind gasket. Selama perpindahan tabung, tabung dapat patah sampai shell. Ketika hal itu terjadi, akan menjadi sangat sulit untuk memindahkan dan menggantikan tabung. Prosedur yang umum adalah menutup lubang yang sesuai pada tube sheet. Perluasan yang berbeda antara shell dan tube dapat berkembang dikarenakan perbedaan dalam panjang yang disebabkan oleh ekspansi thermal. Berbagai jenis sambungan ekspansi digunakan untuk menghilangkan tegangan yang berlebihan yang disebabkan oeh perluasan/pemuaian. Kebutuhan akan sambungan ekspansi merupakan kegunaan dari jumlah perbedaan ekspansi antara lain. Penanganan yang salah selama pembuatan, pemindahan, pemasangan atau perawatan heat exchanger dilengkapi dengan jenis bellow berdinding tipis atau tipe sambungan ekspansi torodial dapat merusak sambungan. Di dalam unit yang lebih besar, light-wall-joint ini peka terhadap kerusakan dan beberapa perancang memilih penggunaan dinding yng lebih berat dari formed heads. 2.3.2 U-Tube Heat Exchanger Tube bundle yang berisi stationary tube sheet, u-tubes, baffle atau plat pendukung, tie rods dan spaces yang sesuai. Tube bundle dapat dipindahkan dari heat exchanger shell. Suatu tube sider (stationary head) dan shell dengan integral shell cover, yang dimana dilas pada shell, telah disediakan. Masing-masing tabung bebas untuk memperluas tanpa ada batasan ditempatkan diatasnya oleh tabung lain. U-tube bundle memiliki keuntungan jarak yang minimum antara batas tabung luar dan bagian dalam shell untuk perpindahan konstruksi tube bundle apapun. Jarak merupakan sama pentingnya seperti pada fixed-tube-sheet heat exchanger. Banyaknya lubang tabung yang diberikan shell lebih sedikit untuk fixed-tube-sheet exchanger karena pembatasan pada pembengkokkan tabung pada radius yang sangat pendek. Desain u-tube memberikan keuntungan untuk mengurangi banyaknya sambungan. Pada konstruksi bertekanan tinggi, bentuk ini menjadi penting dipertimbangkan dalam mengurangi biaya awal dan pemeliharaan. Penggunaan konstruksi u-tube telah meningkat dengan pengembangan tentang pembersih tabung hidrolik, yang dapat memindahkan residu dari bagian lurus dan bengkokan U pada tabung. Pemebersihan mekanik bagian dalam tabung telah diuraikan oleh Yohannes (chem..eng,66.187-192(Dec.14,1959)). Rods dan tabung mekanis pembersih konvensional tidak bisa lewat dari satu ujung u-tube ke ujung lainnya. Terdapat power driven tube cleaner, yang dapat membersihkan kaki tabung yang lurus dan bengkokan tabung. Pengaliran hidrolik dengan mendorong air melalui nozzle pada tekanan. Alat pemanas tangki penghisap, seperti pada gambit 11-38, terdapat u-tube bundle. Desain ini sering digunakan dengan tangki penyimpanan di luar untuk bahan bakar minyak berat, tar, molases dan fluida yang memiliki viskositas kecil agar mudah untuk dipompa. Biasanya media pemanasan tube side berupa uap. Satu ujung shell pemanas terbuka, dan cairan dipanaskan melewati bagian luar dari tabung. Biaya pompa dapat dikurangi tanpa memanaskan keseluruhan muatan tangki. Bare fin-tube dan integral low-fin tube dilengkapi dengan baffles. Pemanas longitudinal fin-tube tidak di-baffle. Fin sering digunakan untuk mengurangi potensi pencemaran fluida tersebut. U-tube exchanger dengan tabung tembaga, cast iron headers, dan bagian lain yang merupakan baja karbon digunakan untuk air dan uap di dalam bangunan kantor, sekolah, rumah sakit, hotel dan lain-lain. Lembar tabung non-ferrous atau 90-10 tabung tembaga-nikel adalah yang paling sering digunakan sebagai material pengganti. Standar exchangers ini tersedia dari sejumlah harga sebenarnya yang jauh di bawah peralatan industri proses. 2.3.3 Packed-Lantern-Ring Exchanger Konstruksi ini merupakan straight-tube bundle yang dapat dipindahkan yang sedikit mahal. Bagian-bagian dari heat exchange jenis ini dapat dilihat pada gambar berikut. Fluida shell dan tube side masing-masing berisi dengan cincin terpisah dari kemasan terpisah dengan suatu lantern ring dan dipasang pada floating tube sheet. Lantern ring dilengkapi dengan weep holes. Kebocoran yang melewati packing pergi melewati weep holes dan kemudian menetes ke tanah. Kebocoran di packing tidak akan mengakibatkan pencampuran dua cairan di dalam exchanger. Lebar floating tube sheet harus cukup besar agar dapat mudah untuk packing, lantern ring dan differential expansion. Terkadang skirt digabungkan dengan tube sheet tipis untuk memberikan permukaan pada packing dan lantern ring. Jarak antara batas tabung yang luar dan bagian dalam shell adalah sedikit lebih besar dari yang untuk fixed-tube-sheet dan U-tube exchangers. Penggunaan floating-tube-skirt menyebabkan peningkatan jarak ini. Tanpa skirt, jarak harus dipertimbangkan untuk gangguan lubang tabung selama tabung menggoncang dekat tepi luar tabung atau untuk pengelasan ujung tube pada floating tube sheet. 2.3.4 Outside-Packed-Floating Heat Exchanger Fluida dari sisi shell mengandung balutan dari banyak cincin, yang ditekan diantara kotak isian dengan balutan penyokong cincin. Dulu, konstruksi ini sering digunakan di industri kimia, tapi beberapa tahun belakangan ini penggunaannya telah berkurang. Konstruksi bundle yang dapat dipindahkan menyesuaikan dengan perbedaan ekspansi antara shell dan tube dan penggunaannya untuk perbaikan bagian shell hingga 4137 kPa dan 600 lbf/ in2 pada 3160C (6000F). Tidak terdapat batasan angka pada jumlah dari sisi tube yang dilalui atau pada desain tekanan dan temperature bagian tube. Outside-packed floating heat exchanger merupakan tipe umum yang sering digunakan untuk konstruksi bundle yang dapat dipindahkan di industri kimia. Saat floating-tube-sheet skirt mengalami kontak dengan balutan dari cincin, dapat menghaluskan akhir mesin. Split-shear-ring masuk pada alur floating-tube-sheet skirt. Slip on backing flange, pada saat penggunaannya, ditahan di tempat untuk shear ring, terpasang pada external floating-head cover. Floating head cover biasanya berupa cakram bundar, dengan sejumlah ganjil dari tube-side passes, nozzle aksial bisa dipasang pada floating-head cover. Jika sisi nozzle diperlukan, cakram bundar diganti oleh dished head atau channel barrel (sama seperti gambar 11-36f) terpasang diantara floating-head cover dan floating-tube-sheet skirt. 2.3.5 Internal Floating Head Exchanger Desain internal-floating-head exchanger digunakan secara ekstensif di jasa pertroleum refinery, tapi beberapa tahun belakangan ini, penggunaannya menurun, Tube bundle lebih mudah dipindahkan dan floating tube sheet yang bergerak ( atau mengambang ) dapat menyesuaikan dengan perbedaan ekspansi antara shell dan tube. Batas tube terluar mendekati diameter bagian dalam gasket pada floating tube sheet. Jarak (antara shell dan OTL) adalah 29 mm (1 1/8 in) untuk shell pipa dan 37 mm (1 7/16 in untuk diameter plate shell sedang). Split backing ring dan baut biasanya menahan floating head cover pada floating tube sheet. Split backing ring dan baut biasanya terletak melebihi ujung shell dan di dalam cover-shell berdiameter besar. Shell cover, split backing ring, dan floating head cover harus dipindahkan sebelum tube bundle bisa melewati exchanger shell. 2.3.6 Pull-Through-Floating Heat Exchanger. Konstruksinya sama seperti internal-floating-head split-backing ring exchanger kecuali floating-head covernya yang terpasang tepat pada floating tube sheet, Tube bundle dapat diambil tanpa memindahkan shell cover atau floating-head cover. Hal ini dapat mengurangi waktu perawatan saat pemeriksaan dan perbaikan. Jarak yang besar antara shell dan tube harus tesedia untuk gasket dan baut pada floating-head cover. Jaraknya sekitar 2-2,5 kali dibandingkan dengan desain yang dibutuhkan split-ring. Sealing strips atau dummy tubes biasanya dipasang untuk mengurangi tube bundle yang melewati. 2.3.7 Falling-Film Exchangers Falling film shell and tube heat exchanger telah dikembangkan untuk macam-macam pelayanan dan dibuat oleh Sack (Chem.eng program,63,55(juli 1967)). Fluida masuk di puncak vertical tabung, Distributor atau slotted tubes menyimpan liquid di aliran film di dalam permukaan tubes, dan film menempel pada permukaan tabung saat jatuh ke dasar tabung. Fil dapat didinginkan. Dipanaskan, diuapkan atau dibekukan (oleh medium perpindahan panas yang cocok) di luar tabung. Tube distributor telah dikembangkan untuk berbagai macam aplikasi. Fixed tube sheets dengan atau tanpa sambungan ekspansi dan outside-packed head adalah desain yang digunakan. 2.3.8 Split-backing-ring Floating Head (Type S) Satu tubesheet fix dengan baik pada shell dan tubesheet satunya terapung, dan dimungkinkan untuk memindahkan secara terpisah antara shell side dan tube side, serta seluruh tube bundle dapat dilepas. Untuk memisahkan antara fluida pada shell dengan fluida yang melewati tube side, maka dipergunakan flanged cover yang dibautkan pada split backing ring pada sisi lain tubesheet. Akses ke tube end pada stationary end hanya dapat dilakukan dengan melepaskan head cover, sedangkan akses ke tube end pada floating head end dilakukan dengan melepas shell cover, split back ring dan floating head cover. Ada internal joint pada type ini sehingga membutuhkan design yang sangat hati hati dan cermat. 2.3.9 Outside Packed floating head (Type P) Untuk memasukkan fluida dari tube side ke floating head, salah satu silindrical barrel (Skirt) dilaskan pada sisi luar floating tubesheet, sementara lainya ditetapkan dengan sebuah slip on backing flange dan flat cover. Backing flange dipasang dengan sebuah split shear ring yang ditempatkan dalam celah pada skirt, keberadaan split shear ring memungkinkan bagi flange dan cover untuk dilepas. Tekanan dan temperatur pada shell side terbatas pada 20 bar dan 300 degC. 2.3.10 Bayonat tube Pada type ini, tube bagian luar, tube bagian dalam dan shell side dapat dilepaskan secara bebas. Type ini cocok untuk perbedaan temperatur yang extrim antara kedua fluida di shell side dan tube side. Free end masing-masing pipa bagian luar di seal ke sebuah cover Shell side biasanya dilengkapi dengan buffle seperti halnya type lain, akan tetapi untuk ukuran shell vertikal yang relative pendek kadang tidak diperlukan adanya buffle. Secara garis besarnya ada dua Tahap Detail Design untuk Shell and Tube Heat Exchanger. Tahap pertama adalah Thermal Design dan selanjutnya diteruskan dengan Mechanical Design. Output atau hasil yang diperoleh pada Thermal design akan menjadi data input untuk Mechanical design. 2.3.11 Double bundle Vaporizer Double type ini adalah spesial design non-TEMA dan cocok dipergunakan untuk penguapan liquid pada temperatur yang rendah. Meskipun dapat dipenuhi dengan single bundle, akan tetapi spesial design diperlukan untuk mencegah pembekuan kondensate. Bundle bagian bawah berperan sebagai kettle yang memanaskan fluida dalam shell dan pendinginan terjadi pada fluida pada tube side, sementara itu bundle bagian atas berperan menurunkan kembali temperatur fluida dapam shell dan menyerap panasnya untuk menguapkan fluida dingin pada tibe side pada bundle atas ini. BAB III PEMBAHASAN 3.1 Perawatan Shell and Tube Heat Exchanger Melakukan pembersihan secara berkala seperi di bawah ini : Alirkan minyak panas atau hasil penyulingan melalui tabung atau shell dengan kecepatan yang baik,pada umumnya secara efektif dapat memindahkan kotoran atau hal serupa yang masih tersimpan didalamnya. Garam yang tersimpan mungkin dapat dicuci bersih dengan mengalirkan air panas yang bersih. Beberapa campuran pembersih komersil seperti “Oakite” dan “Dowell” mungkin efektif dalam menghilangkan kotoran yang sulit dihilangkan. Jika tidak satupun dari metoda diatas efektif untuk menghilangkan sesuatu dalam skala besar, coke mungkin dapat digunakan. Amati kondisi bagian dalam dan luar dari seluruh tabung dan jaga kebersihannya. Melalaikan dalam pemeliharaan kebersihan semua tabung dapt mengakibatkan kemacetan aliran yang mengalir sepanjang tabung, dengan konsekuensi tabung menjadi terlalu panas dibandingkan dengan sekitar tabung, yang akan menghasilkan perluasan tegangan dan membocorkan tabung hingga tube-sheet-joint.Ketika shutting down untuk perbaikan, hal yang penting bahwa semua cairan dikeringkan dari heat exchanger dan dikendurkan sampai tekanan atmosfer dan temperature lingkungan. Jangan mencoba untuk membersihkan tabung dengan mengeluarkan uap air melalui tabung individu. Hal ini menjadikan tabung terlalu panas dan mengakibatkan perluasan tegangan dan membocorkan tube hingga tube-sheet-joint. Jangan menangani tube bundle dengan pengait atau perkakas lain yang mungkin dapat merusak tabung. Untuk memperat suatu sambungan tabung, gunakan roller tipe tube expander yang sesuai. Untuk membersihkan dan memeriksa di dalam tabung, pindahkan channel cover (atau bonnet) dan jangan memindahkan channel. Untuk menempatkan kebocoran sambungan antara tabung dan lembar tabung atau suatu tabung terpisah, prosesnya sebagai berikut : Tipe Channel Pindahkan channel cover Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell Tipe bonnet Pindahkan bonnet Bolt test ring pada tempatnya dengan gasket dan packing Menerapkan tekanan hidrolik di dalam shell Gunakanlah hanya air dingin untuk tes hidrostatis. Titik dimana jalannya air keluar menandakan adanya tabung atau sambungan yang bocor. BAB IV KESIMPULAN Shell and tube heat exchanger merupakan jenis alat penukar panas yang banyak digunakan pada suatu proses seperti petroleum, industri kimia, dan industri HVAC. Shell and tube heat exchanger menawarkan area penukaran panas yang besar dan menyediakan efisiensi perpindahan panas yang tinggi. Terdapat banyak variasi pada desain shell and tube. Secara khusus, ujung dari tiap tabung dihubungkan ke plenums (terkadang disebut water boxes) melalui lubang dalam tube sheets. Shell and Tube Heat Exchanger adalah jenis Heat Exchanger yang paling umum dipergunakan pada proses Refinary Oil and Gas dan Petrochemical. Dalam hal design Shell and Tube Heat Exchanger (STHE), standar yang dipakai adalah ASME Section VIII dan TEMA Class R, atau API 660. Pemilihan material tabung yang harus sesuai dengan periode lama dibawah kondisi-kondisi operasi (temperature, tekanan, pH, dan lain-lain) untuk memperkecil hal yang buruk seperti korosi. Semua yang dibituhkan yaitu melakukan pemilihan seksama atas bahan yang kuat, thermal-conductive, corrosion resistant, material tabung bermutu tinggi, yang secara khas berbahan metal. Pilihan material tabung yang buruk bisa mengakibatkan suatu kebocoran melalui suatu tabung antara sisi shell dan tube yang menyebabkan fluida yang lewat terkontaminasi dan kemungkinan hilangnya tekanan. BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Dengan semakin bertambahnya jumlah penduduk yang ada saat ini, mengakibatkan semakin meningkatnya kebutuhan manusia akan sumber energi yang merupakan hal yang sangat penting dalam seluruh kehidupan manusia untuk meningkatkan kesejahteraan hidup dan mempermudah manusia dalam memperoleh pendukung kebutuhan hidup lainnya, sehingga manusia dapat hidup lebih nyaman dan menyenangkan. Salah satu kebutuhan yang hampir tidak dapat dipisahkan lagi dalam kehidupan manusia pada zaman yang modern ini adalah kebutuhan akan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik ini secara luas telah digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, komersial, instansi pemerintah, industri, dan sebagainya. Untuk itu, tentu saja manusia berusaha untuk memperoleh energi ini. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan membangun pusat-pusat pembangkitan listrik. Indonesia merupakan negara yang memiliki sumber energi yang beraneka ragam. Sumber energi itu antara lain minyak bumi, tenaga air, gas alam, batubara, arus laut, panas bumi, dan lain-lain. Diversifikasi energi yang diambil pemerintah bertujuan untuk tetap menjamin tercukupinya kebutuhan energi yang menunjukkan kenaikan dari tahun ke tahun. Salah satu pembangkit tenaga yang menghasilkan listrik dari berbagai sumber yang tersedia di Indonesia, yaitu Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pembangkit ini menggunakan sumber daya alam batubara sebagai bahan bakarnya. Perubaha energi yang terjadi secara kimia dengan proses pembakaran, lalu hasil dari proses pembakaran tersebut berupa uap panas (energi thermal) kemudian dari uap panas tersebut diubah lagi menjadi energi mekanis dan terakhir diubah lagi menjadi energi listrik. Produksi energi listrik dilakukan secara terus menerus selama 24 jam tanpa henti, keculai terdapat kerusakan atau waktunya proses pemeliharaan. Itu pun, harus di back-up dengan unit produksi yang lain agar pasokan listrik tidak hilang sama sekali. Sistem tenaga listrik merupaka suatu sistem yang sangat kompleks dengan menggunakan peralatan-peralatan konversi energi seperti boiler, turbin, generator, kondenser, transformator, dan sebagainya. Lalu setelah listrik diperoleh dari alat-alat tersebut, selanjutnya didistribusikan hingga diperoleh konsumen. Tentu saja jumlah listrik tersebut harus dapat memenuhi kebutuhan konsumen yang ada. Jika suplai energi listrik terhenti walau hanya beberapa menit saja, bisa dibayangkan berapa banyak aktivitas-aktivitas yang membutuhkan energi listrik akan terhenti dan pada akhirnya akan menyebabkan kerugian yang sangat besar. Oleh karena itu kelancaran operasi serta kehandalan sistem menjadi syarat mutlak dari suatu sistem tenaga listrik agar dapat membangkitkan dan menyalurkan energi listrik sampai ke konsumen. Selain mensuplay energi listrik untuk masyarakat, institusi dan industri, pembangkit listrik juga mensuplay beban untuk pengoperasian pembangkitan itu sendiri atau banyak orang menyebutnya pemakaian sendiri. Semakin efisien penggunaan energi listrik untuk pemakaian sendiri, semakin banyak pula energi listrik yang dijual. Berbicara mengenai Pembangkit Listrik, tidak akan pernah terlepas dari daya yang dihasilkan. Sementara daya yang dihasilkan tergantung dari generator yang terpasang pada pembangkit tersebut. Tidak semua pembangkit listrik memiliki sistem operasi yang sama terhadap generatornya, sehingga kita harus mengerti dahulu karakteristik dari generator tersebut. Tujuan dibuatnya makalah ini adalah memberikan informasi mengenai sistem operasi pembangkit listik tenaga uap, peralatan pendukung, serta perawatan peralatan pembangkit listrik tersebut. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pembangkitan Tenaga Listrik 2.1.1 Proses pembangkitan tenaga listrik Pembangkitan tenaga listrik yang banyak dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapatkan tenaga listrik arus bolak-balik tiga fasa. Tenaga mekanik yang dipakai memutar generator listrik didapat dari mesin penggerak generator listrik atau biasa disebut penggerak mula (primover). Mesin penggerak generator listrik yang banyak digunakan adalah mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin penggerak generator melakukan konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik penggerak generator. Proses konversi tenaga primer menjadi tenaga mekanik menimbulkan produk sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu dikendalikan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan. Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan tenaga listrik terbesar adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai teknik untuk menekan biaya bahan bakar terus berkembang, baik dari segi unit pembangkit secara individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara terpadu. Proses pembangkitan tenaga listrik adalah proses konversi tenaga primer (bahan bakar atau potensi tenaga air) menjadi tenaga mekanik sebagai penggerak generator listrik dan selanjutnya generator listrik menghasilkan tenaga listrik. Gambar I.1 menunjukkan diagram poses pembangkitan tenaga listrik, mulai dari tenaga primer sampai dengan konsumen (consumers): (a) Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA); (b) Pusat Listrik Tenaga Panas (PLTP); dan (c) Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN). Untuk pembangunan pusat tenaga listrik, mempertimbangkan kebutuhan (demand) beban rata-rata harian, yaitu mempertimbangkan besar daya yang dibangkitkan pada hari tersebut. Gambar I.2 menunjukkan Diagram contoh beban listrik harian. Beban rata-rata harian adalah luas diagram beban harian dibagi 24 jam dan faktor beban adalah perbandingan antara beban rata-rata dan beban maksimum selama periode tersebut Beban pusat listrik selalu berubah pada setiap saat dan tenaga listrik yang digunakan juga dipengaruhi oleh cuaca, musim hujan atau musim panas (summer) atau kemarau, dan hari kerja di industri atau perusahaan. Beban pusat listrik alam rentang 1 (satu) tahun merupakan jumlah beban rata-rata harian dikalikan 365 hari. Untuk mencapai ongkos tiap kiloWatt jam serendah-rendahnya, haruslah diusahakan: a) Faktor beban sebesar-besarnya, artinya diagram beban aliran sedatar mungkin. b) Lama pemakaian sebesar - besarnya, artinya beban selama tahun-tahun itu harus sedikit mungkin berubahnya. Dari Gambar I.2 tampak bahwa beban listrik paling tinggi (puncak) terjadi sekitar jam 8 -12 pagi untuk musim panas ( summer) sebesar 11,5 GW dan 15 GigaWatt untuk musim hujan (winter) terjadi antara pukul 16.00-20.00 Untuk menentukan beban rata-rata adalah kebesaran beban yang paling tinggi (runcing) dibagi dua (pembagian secara kasar). Dengan mempertimbangkan diagram beban harian dan uraian-uraian tentang sifat pemakaian tenaga listrik, maka pembanguanan pusat listrik dapat ekonomis. Untuk menentukan macam tenaga mekanisnya suatu pusat listrik dipertimbangkan juga dari diagram beban harian. Misalnya: a) Untuk mengatasi beban rata-rata sebaiknya dari pusat listrik tenaga hydro, karena biaya operasi tiap harinya murah, tetapi modal pembangunan pertama kalinya tinggi (mahal). b) Untuk mengatasi beban puncak sebaiknya dari pusat listrik tenaga termo terutama dengan penggerak motor diesel. Dengan pertimbangan beban puncak berlangsung relatif pendek (sebentar), dan secara umum pusat tenaga listrik ini relatif murah dibanding pusat listrik tenaga hydro walaupun biaya operasi hariannya lebih mahal. c) Untuk mangatasi beban rata-rata tidak hanya dengan pusat listrik tenaga hydro, adakalanya dibantu dengan pusat listrik tenaga termo dalam hal ini pusat listrik tenaga uap (PLTU). Walaupun demikian, PLTU memiliki sifat tidak secepat seperti pusat listrik tenaga disel dalam mengambil alih tenaga listrik pada waktu cepat, sebab memerlukan waktu penyesuaian. Pembangkitan energi listrik yang banyak dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik arus bolak-balik tiga phasa. Energi mekanik yang dipakai memutar generator listrik didapat dari mesin penggerak generator listrik atau biasa disebut penggerak mula (primover). Mesin penggerak generator listrik yang banyak digunakan adalah mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin penggerak generator melakukan konversi energi primer menjali energi mekanik penggerak generator. Proses konversi energi primer menjadi energi mekanik menimbulkan produk sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu dikendalikan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan. Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan tenaga listrik terbesar adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai teknik untuk menekan biaya bahan bakar terus berkembang, baik dari segi unit pembangkit secara individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara terpadu. Gambar I.3 menunjukkan contoh power generator comersial di India. 2.1.2 Kelengkapan pada pusat pembangkit listrik Kelengkapan pada pusat pembangkit listrik antara lain adalah: a) Instalasi sumber energi (energi primer, yaitu instalasi bahan bakar untuk pusat pembangkit termal dan atau instalasi tenaga air) b) Instalasi mesin penggerak generator listrik, yaitu instalasi yang berfungsi sebagai pengubah energi primer menjadi energi mekanik sebagai penggerak generator listrik c) Mesin penggerak generator listrik dapat berasal dari ketel uap beserta turbin uap, mesin diesel, turbin gas, dan turbin air d) Instalasi pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi mesin penggerak yang menggunakan bahan bakar. e) Instalasi Listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari: 1) Instalasi tegangan tinggi, yaitu instalasi yang yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik yang dlibangkitkan generator listrik 2) Instalasi tegangan rendah, yaitu instalasi pada peralatan bantu dan instalasi penerangan, 3) Instalasi arus searah, yaitu instalasi baterai aki dan peralatan pengisiannya serta jaringan arus searah terutama yang digunakan untuk proteksi, kontrol, dan telekomunikasi. 2.1.3 Hal-hal yang diperhatikan dalam perencanaan pembangkitan (system planning) tenaga listrik Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam merencanakan pembangkit tenaga listrik adalah: a) Perkiraan beban (load forecast) Terkait dengan rencana jangka waktu pembangkitan (misal 1 5-20 tahun), besar beban puncak, beban harian, dan beban tahunan, dan lain-lain terkait dengan jangka waktu. b) Perencanaan pengembangan (generation planning) Harus dilakukan perencanaan pengembangan kapasitas, biaya poduksi, dan memperhitungkan investasi dan pendapatan atau hasilnya. Gambar I.4 menunjukkan pengangkatan transformator menggunakan crane untuk pengembangan pusat pembangkit listrik. c) Perencanaan penyaluran (transmission planning) Diantarannya adalah memperhatikan pengembangan tansmisi dari tahun ke tahun, sistem transmisi, biaya pembebasan lahan yang dilalui transmisi, sistem interkoneksi, rangkaian instalasi transmisi , biaya konstruksi transmisi, sistem transmisi, dan lain-lain. Gambar I.5 menunjukkan contoh konstruksi transmisi. d) Perencanaan subtransmisi (subtransmission planning) e) Perencanaan distribusi (distribution planning) Memperhatikan rencana supply utama pada bulk station, besar tegangan subtransmisi, sistem jaringan subtransmisi, dan lain-lain. f) Perencanaan pengoperasian (operation planning) Merencanakan sistem pengoperasian, merencanakan program computer, load flow program, dan lainnya agar pengoperasian dapat efektif dan efisien. Gambar I .7 menunjukkan system grid operation pada power plant. g) Supply bahan bakar (fuel supply planning) atau sumber tenaga primer/bahan baku) Merencanakan kebutuhan bahan baiak atau sumber energi primer, ketersediaan bahan bakar, sistem pengiriman, dan lain-lain. h) Perencanaan lingkungan (environment planning) atau perencanaan kondisi lingkungan. Memperhatikan lingkungan sekitar, bentuk plant, lokasi, dan desain pengolahan limbah, dan lain-lain. Contoh pembangunan PLTD yang memperhatikan lingkungan ditunjukkan pada Gambar I.8. i) Perencanaan pendapatan (Financial planning). j) Riset dan pengembangan (research & development planning/R&D planning) Riset dan pengembangan terkait pengembangan sistem pembangkit, meliputi biaya, karakteristik, dan kelayakan alternatif sumber energi dan pengembangan teknologi, dan lain-lain. Gambar I.9 menunjukkan aktivitas yang harus dilakukan pada perencanaan sistem pembangkit tenaga listrik. Diagram aktivitas yang harus dilakukan pada perencanaan sistem pembangkit tenaga listrik. Gambar I.10 menunjukkan blok diagram proses merecanakan bentuk sistem distribusi. 2.2 Jenis-jenis Pusat Pembangkit Listrik Tenaga listrik dihasilkan di pusat-pusat pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan sumber dan asal tenaga listrik dihasilkan, dapat dikenal pusat-pusat listrik: 1. Pusat listrik tenaga thermo Pusat pembangkit listrik tenaga thermo menggunakan bahan bakar yang berbentuk padat, cair, dan gas. Pusat pembangkit listrik tenaga thermo, terdiri dari: a) Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU). Pada pusat listrik tenaga uap menggunakan bahan bakar batu bara, minyak, atau gas sebagai sumber energi primer. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan putaran turbin uap. Tenaga untuk menggerakkan turbin berupa tenaga uap yang berasal dari ketel uap. Bahan bahan bakar ketelnya berupa batu bara, minyak bakar, dan lainnya. b) Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG) Pada pusat listrik tenaga gas, energi primer berasal dari bahan bakar gas atau minyak. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan tenaga penggerak turbin gas atau motor gas. Untuk memutar turbin gas atau motor gas menggunakan tenaga gas. Gas berasal dari dapur tinggi, dapur kokas, dan gas alam. c) Pusat Listrik Tenaga Disel (PLTD) Pada pusat pembangkit listrik tenaga diesel, energi primer sebagai energi diesel berasal dari bahan bakar minyak atau bahan bakar gas. Untuk memutar generator pembangkit listrik menggunakan tenaga pemutar yang berasal dari putaran disel. d) Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) Pusat listrik tenaga gas dan uap merupakan kombinasi PLTG dengan PLTU. Gas buang dari PLTG dimanfaatkan untuk menghasilkan uap oleh ketel uap dan menghasilkan uap sebagai penggerak turbin uap. Turbin uap selanjutnya memutar generator listrik e) Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) merupakan pusat pembangkit yang tidak memiliki ketel uap karena uap sebagai penggerak turbin uap berasal dari dalam bumi. 2. Pusat listrik tenaga hydro Pusat listrik yang menggunakan tenaga air atau sering disebut Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). Pada pusat listrik tenaga air, energi utamanya berasal dari tenaga air (energi primer). Tenaga air tersebut menggerakkan turbin air dan turbin air memutar generator listrik. Pusat listrik ini menggunakan tenaga air sebagai sumber energi primer. Pusat Listrik Tenaga Air dibagi menjadi 2 (dua), yaitu: a) Pusat listrik tenaga air daerah bukit, memanfaatkan selisih tinggi jatuhnya air yang tinggi. b) Pusat listrik tenaga air daerah datar, memanfaatkan debit air dan tinggi jatuhnya air rendah. (http://faizal.web.id/sky/tutorial/energi-alternatif-dari-gunung-halimun/) Pusat listrik tenaga hydro banyak dipakai di negara-negara yang memiliki tenaga air sebagai sumber tenaga. Tenaga yang tertimbun dalam tenaga air adalah besar dan umumnya baru sebagian kecil yang sudah digunakan. Mendirikan pusat listrik tenaga hydro membutuhkan biaya besar, tetapi keuntungannya adalah ongkos operasi tiap kiloWatt rendah dibanding dengan pusat listrik tenaga thermo. Pusat listrik daerah bukit terutama menggunakan air terjun yang tinggi. Suatu contoh pusat listrik daerah bukit yang ada di Jawa Timur, misalnya: Mendalan, Siman, Karang Kates. Di Jawa Tengah, Tuntang, Kec. (Banyumas) dan di Jawa Barat Jati Luhur. Keadaan alam sering membantu meringankan ongkos operasi dan pembuatan Pusat Listrik Tenaga Air. Hal yang penting ialah mengatur debit air. Debit air selama satu tahun, sedang pusat listrik sehari-harinya melayani pemakaian tenaga listrik, maka reservoir digunakan untuk mengatasinya. Pusat listrik tenaga hydro daerah datar kalah populer dari pada pusat listrik daerah bukit. Pusat listrik daerah datar mengutamakan banyaknya air sebagai sumber tenaga, sedang terjunnya air adalah hal sekunder. Berhubung dengan ini pusat listrik daerah air letaknya di tepi sungai (sungai kecil) atau di atasnya dam. Dam dibuat sedemikian rupa hingga air mudah dibuang apabila meluap (banjir). Dalam hal ini sulit mengatur debit air, karena sulit menyimpan air yang banyak, sedang tinggi terbatas, sehingga hanya bisa diselenggarakan akumulasi harian. Sebagai alat penggerak mekanis pada pusat pembangkit adalah turbin air. 3. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) Pada pusat pembangkit ini, tenaga nuklir diubah menjadi tenaga listrik. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) merupakan PLTU yang menggunakan uranium sebagai bahan bakar dan menjadi sumber energi primer. Uranium mengalami proses fusi (fussion) di dalam reaktor nuklir yang menghasilkan energi panas. Energi panas yang dihasilkan digunakan untuk menghasilkan uap dalam ketel u ap. Uap panas yang dihasilkan ketel uap selanjutnya digunakan untuk menggerakkan turbin uap dan turbin uap memutar generator listrik. Pusat listrik tenaga thermo berada di pusat pemakaian atau konsumen, kecuali pusat listrik tenaga nuklir. Sedangkan pusat listrik tenaga air berada jauh dari pusat pemakaian atau konsumen termasuk pusat listrik tenaga nuklir. 2.3 Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkitan Listrik Secara umum, pusat pembangkit listrik membangkitkan tenaga listrik arus bolak-balik tiga fasa yang dihasilkan oleh generator sinkron. Tegangan generator paling tinggi yang dapat dibangkitkan oleh pembangkit listrik adalah 23 kV. Pada saat ini, dalam tingkat riset sedang dikembangkan generator yang dapat membangkitkan tegangan listrik sampai 150 kV. Diagram satu garis instalasi tenaga listrik pada pusat pembangkit listrik sederhana ditunjukkan pada Gambar I.13 Pusat pembangkit listrik yang sudah beroperasi secara komersial secara umum ditunjukkan pada Gambar I.13. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator sinkron dinaikkan dengan menggunakan transformator listrik sebelum dihubungkan pada rel (busbar) melalui pemutus tenaga (PMT). Semua generator listrik yang menghasilkan energi listrik dihubungkan pada rel (busbar). Begitu pula semua saluran keluar dari pusat listrik dihubungkan dengan rel pusat listrik. Saluran yang keluar dari rel pusat pembangkit listrik digunakan untuk mengirim tenaga listrik dalam jumlah besar ke lokasi pemakai (beban) dan digunakan untuk menyediakan tenaga listrik di lokasi sekitar pusat pusat pembangkit listrik. Selain itu juga ada saluran (feeder) yang digunakan menyediakan tenaga listrik untuk keperluan pusat pembangkit sendiri yang digunakan untuk sumber tenaga listrik pada instalasi penerangan, mengoperasikan motor-motor listrik (motor listrik sebagai penggerak pompa air pendingin, motor listrik sebagai penggerak pendingin udara, motor listrik sebagai penggerak peralatan pengangkat, keperluan kelengkapan kontrol, dan lain-lain). Pada pusat pembangkit listrik juga memiliki instalasi listrik dengan sumber tegangan listrik arus searah. Sumber listrik arus searah pada pusat pembangkit tenaga listrik digunakan untuk menggerakkan peralatan mekanik pada pemutus tenaga (PMT) dan untuk lampu penerangan darurat. Sumber listrik arus searah yang digunakan pada pusat pembangkit listrik adalah baterai aki yang diisi oleh penyearah. 2.4 Sistem Interkoneksi Pusat listrik yang besar, di atas 100 MW umumnya beroperasi dalam sistem interkoneksi. Pada sistem interkoneksi terdapat banyak pusat listrik dan banyak pusat beban (yang disebut gardu induk/GI) yang dihubungkan satu sama lain oleh saluran transmisi. Di setiap GI terdapat beban berupa jaringan distribusi yang melayani para konsumen tenaga listrik. Jaringan distribusi beserta konsumen ini merupakan suatu subsistem distribusi dan subsistem dari setiap GI umumnya tidak mempunyai hubungan listrik satu sama lain (interkoneksi). Tujuan dari sistem interkoneksi antara lain adalah untuk menjaga kontinuitas penyediaan tenaga listrik karena apabila salah satu pusat pembangkit mengalami gangguan masih dapat disuplai dari pembangkit lain yang terhubung secara interkoneksi. Tujuan lainnya adalah saling memperingan beban yang harus ditanggung oleh suatu pusat listrik. Gambar I .14 menunjukkan sebagian dari sistem interkoneksi yang terdiri dari sebuah pusat listrik, dua buah GI beserta subsistem distribusinya. Karena operasi pusat-pusat listrik dalam sistem interkoneksi saling mempengaruhi satu sama lain, maka perlu ada koordinasi operasi. Koordinasi operasi ini dilakukan oleh pusat pengatur beban. Koordinasi terutama meliputi: 1) Koordinasi dalam pemeliharaan. 2) Pembagian beban secara ekonomis. 3) Pengaturan frekuensi. 4) Pengaturan tegangan. 5) Prosedur mengatasi gangguan. 2.5 Proses Penyaluran Tenaga Listrik Setelah tenaga listrik dibangkitkan oleh suatu pusat pembangkit listrik, selanjutnya tenaga listrik disalurkan (ditransmisikan) melalui jaringan transmisi. Dari jaringan transmisi selanjutnya didistribusikan kepada para konsumen tenaga listrik melalui jaringan distribusi tenaga listrik. Dalam pusat listrik, energi primer dikonversikan menjadi energi listrik. Kemudian energi listrik ini dinaikkan tegangannya untuk disalurkan melalui saluran transmisi. Tegangan transmisi yang digunakan PLN adalah 70 kV, 150kV, 275 kV, dan 500 kV. PT. Caltex Pacific Indonesia yang beroperasi di daerah Riau menggunakan tegangan transmisi 110 kV dan 230 kV Sedangkan PT. Inalum di Sumnatera Utara menggunakan tegangan transmisi 220 kV. Saluran transmisi dapat berupa saluran kabel udara. atau saluran kabel tanah. PLN menggunakan frekuensi 50 Hz. Sedangkan PT. Caltex menggunakan frekuensi 60 Hz. Di gardu induk (GI), tegangan diturunkan menjadi tegangan distribusi primer. Tegangan distribusi primer yang digunakan PLN adalah 20 kV. Sedangkan PT Caltex Pacific Indonesia menggunakan tegangan distribusi primer 13,8 kV. Proses penyaluran tenaga listrik bagi konsumen ditunjukkan pada Gambar I.15 dan Gambar I.16. Dari Gardu Induk (GI), tenaga listrik didistribusikan melalui penyulang-penyulang distribusi yang berupa saluran udara atau melalui saluran kabel tanah. Pada penyulang-penyulang distribusi terdapat gardu-gardu distribusi yang berfungsi untuk menurunkan tegangan distribusi primer menjadi tegangan rendah 380/220 Volt yang didistribusikan melalui jaringan tegangan rendah (JTR). Konsumen tenaga listrik mendapat tenaga listrik dari JTR dengan menggunakan sambungan rumah (SR). Dari sambungan, tenaga listrik masuk ke alat pembatas dan pencatat tenaga listrik berupa KWH meter sebelum memasuki instalasi rumah milik konsumen. KWH meter berfungsi membatasi daya dan mencatat besarnya pemakaian energi listrik oleh konsumen. 2.6 Mutu Tenaga Listrik Mutu tenaga listrik sangat diperlukan dalam kaitannya dengan kualitas penyediaan tenaga listrik dan pelayanan. Pertumbuhan pemakaian tenaga listrik makin lama makin meningkat dalam kehidupan sehari-hari, khususnya bagi keperluan industri, maka mutu tenaga listrik harus juga semakin meningkat dan menjadi tuntutan yang makin besar dari pihak pemakai tenaga listrik. Untuk merekam kualitas tenaga listrik yang dihasilkan oleh pusat-pusat listrik digunakan alat Power Network Analyzer Type (TOPAS) 1000 buatan LEM Belgia. Gambar I.16 menunjukkan Power Network Analyzer Type TOPAS 1000 buatan LEM Belgia. Mutu tenaga listrik yang dihasilkan pusat listrik, indikatornya antara lain adalah: 1. Kontinuitas penyediaan, apakah tersedia 24 jam sehari sepanjang tahun. 2. Nilai tegangan, apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan. 3. Nilai frekuensi , apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan. 4. Kedip tegangan, apakah besarnya dan lamanya masih dapat diterima oleh pemakai tenaga listrik. 5. Kandungan harmonisa, apakah jumlahnya masih dalam batas-batas yang dapat diterima oleh pemakai tenaga listrik. Kelima indikator dapat direkam, jika ada permasalahan yang tidak sesuai, dapat dibahas secara kuantitatif antara pihak penyedia dan pemakai tenaga listrik, alat tersebut mampu melakukan perekaman pada: a) Arus dari tegangan dalarn keadaan normal maupun transien. b) Harmonisa yang terkandung dalam tegangan. c) Kedip tegangan, variasi tegangan, dan kemiringan tegangan. d) Frekuensi. 2.7 Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 2.7.1 Instalasi Listrik Generator Sinkron 3 phasa Generator listrik yang banyak digunakan dalam pusat pembangkit listrik adalah generator sinkron 3 phasa. 1. Instalasi klem generator sinkron 3 phasa Pemberian kode pada klem untuk generator sinkron 3 phasa ada yang A, B, C dan N untuk hubungan bintang seperti ditunjukkan pada Gambar II.1. Rangkaian listrik generator sinkron 3 phasa ditunjukkan pada Gambar II.2. Sistem penotasian yang lain juga ada, yaitu u jung-ujung pada belitan stator dari generator sinkron 3 phasa dihubungkan pada klem generator sehingga ada 6 (enam) klem. Klem-klem diberi kode atau notasi R S T dan U V W, serta ada juga yang memberi kode U, V, W dan Z, X, Y. Klem R dan U merupakan ujung-ujung kumparan atau belitan phasa pertama, klem S dan V ujung-ujung kumparan phasa ke-2, dan kumparan ke-3 adalah T dan W. Karena umumnya generator sinkron dihubungkan dalam hubungan Y (star/bintang), maka ketiga klem U, V, dan W dihubungkan jadi satu sebagai titik netral. Gambar II.3 menunjukkan ujung kumparan stator generator sinkron 3 phasa hubungan bintang Untuk hubungan klem pada generator sinkron 3 phasa hubungan bintang ditunjukkan pada Gambar II.4. Tanda + dan - menunjukkan klem untuk arus penguatan generator sinkron 3 phasa dari luar arus searah (DC), atau d ari generator sendiri yang disearahkan terlebih dahulu memakai penyearah. 2. Instalasi listrik generator sinkron dan transformator 3 phasa Tegangan generator sinkron pada ini maksimum 23 kV, dan untuk tegangan generator sinkron yang lebih tinggi masih dalam uji coba. Generator-generator sinkron 3 phasa daya di atas 10 MVA memiliki transformator penaik tegangan dalam satu kesatuan dengan generatornya. Secara diagram hubungan generator sinkron dan transformator 3 phasa ditunjukkan pada Gambar II.5. Transformator tegangan umumnya mempunyai hubungan segitiga/delta-bintang (?-Y). Energi listrik yang dibangkitkan generator setelah dinaikkan oleh transformator penaik tegangan disalurkan melalui pemutus tenaga (PMT) atau transformator pemisah (disconnecting Switch/DS) ke rel (busbar). Penyaluran daya dari generator sinkon 3 phasa sampai ke transformator penaik tegangan menggunakan kabel yang diletakkan pada saluran tanah dan saluran di atas tanah (cable duct). Setelah keluar dari sisi tegangan tinggi transformator sebagai penaik tegangan, tenaga disalurkan melalui konduktor tanpa isolasi ke PMT dan dari PMT ke rel menggunakan konduktor tanpa isolasi juga. Pada rel (busbar) umumnya berupa konduktor tanpa isolasi. Saluran tenaga listrik dari generator sampai dengan rel harus rapi dan bersih agar tidak menimbulkan gangguan, karena gangguan pada bagian ini akan menimbulkan arus hubung singkat yang relatif besar dan mempunyai resiko terganggunya pasokan tenaga listrik dari pusat listrik ke sistem, bahkan apabila generator yang digunakan pada sistem berkapasitas besar kemungkinan seluruh sistem menjadi terganggu. 3. Instalasi excitacy (excitacy) generator sinkron 3 phasa Bagian lain dari instalasi listrik pada generator sinkron 3 phasa adalah instalasi arus penguat medan magnet (excitacy). Arus penguat didapat medan magnet secara umum diperoleh dari generator arus searah (DC) yang terpasang satu poros dengan generator utama. Selain itu ada juga penguatan yang diperoleh dari generator sinkron yang disearahkan terlebih dahulu, dan bahkan ada generator sinkron yang sistem excitacynya berasal dari belitan penguat yang dipasang pada rotor generator sinkron sendiri. Secara prinsip penguatan generator sinkron 3 phase ditunjukkan pada Gambar II.6. Hubungan listrik antara generator utama dengan generator arus penguat dilakukan melalui cincin geser dan pengatur tegangan otomatis. Pengatur tegangan otomatis berfungsi mengatur besarnya arus penguat medan magnet agar besarnya tegangan generator utama dapat dijaga konstan. Pada generator yang memiliki daya di atas 100 MVA, untuk sistem penguatan banyak digunakan generator DC sebagai penguat secara. bertingkat. Ada generator penguat pilot (pilot exciter) dan generator penguat utama (main exciter). Gambar II.7 menunjukkan generator sebuah PLTU buatan Siemen dengan 2 kutub. Penguat generator utama cenderung berkembang dari generator arus bolak-balik yang dihubungkan ke generator sinkron melalui penyearah yang berputar di poros generator sehingga tidak diperlukan cincin geser. Gambar II.8 menunjukkan potongan memanjang rotor generator sinkron berkutub dua (rotor turbo generator) berkutub dua dan Gambar II.9 menunjukkan Rotor generator PLTA Kota Panjang (Riau) berkutub banyak 57 MW. PLTU dan PLTG memerlukan putaran tinggi, umumnya menggunakan generator berkutub dua dan PLTA memerlukan putaran rendah menggunakan generator berkutub banyak. Titik netral generator tidak ditanahkan dan jika ditanahkan umumnya pemasangannya melalui impedansi untuk membatasi besarnya arus gangguan hubung tanah agar cukup mampu untuk menggerakkan relai proteksi. Gambar II.11 menunjukkan diagram generator sinkron dengan arus penguatan dari generator DC 2400 kW/400V. Dari komutator Generator 32 Pembangkitan Tenaga Listrik DC dihubungkan pada 2 (dua) slipring generator utama. Generator utama memiliki kapasitas 500 MW/12 kV/60Hz. Gambar II.12 menunjukkan contoh stator generator sinkron 3 phasa 500 MVA, 15 kV dan 200 rpm dengan jumlah alur atau slot 378. Gambar II.14 menunjukkan rotor generator dengan 36 kutub, arus penguatan 2400 A DC dari hasil penyearahan tegangan listrik 330 Volt AC. Gambar II.16 menunjukkan generator sinkron rotor sangkar kutub menonjol 12 slot dan Gambar II.17 menunjukkan rotor 3 phasa steam-turbine generator 1530 MVA, 1500 rpm, 27 kV, 50 Hz. Gambar II.19 menunjukkan sistem excitacy tipe brushlees exciter system 4. Contoh proses penguatan generator PLTA daerah Mendalan Tujuan dari sistem penguatan generator adalah untuk mengendalikan output dari generator agar tetap stabil pada beban sistem yang berubah-ubah. Sistem excitacy unit I dan II, III dan adalah berbeda yaitu pada letak saklar penguat medan. PLTA Mendalan menggunakan generator sinkron 3 Phasa, kumparan jangkarnya terletak pada stator dengan hubungan bintang. Sedangkan kumparan medan terletak pada rotor generator. Bila rotor berputar akan menimbulkan perpotongan antara kumparan medan dengan stator winding sehingga menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL). Pada prosesnya untuk menghasilkan tegangan pada generator utama memerlukan penguatan atau excitacy. Yaitu menggunakan transformator arus (Current Transformer = CT)/PT (Potential Transformer = Transformator Tegangan) Automatic Voltage Regulator (AVR) sebagai pemberi input bagi AVR. Selanjutnya perubahan arus dan tegangan yang terukur oleh CT/PT AVR digunakan untuk menggeser tahanan di dalam AVR sesuai besar kecilnya perubahan. Perubahan nilai tahanan di AVR berpengaruh pada sistem penguatan atau excitacy secara keseluruhan sehingga output tegangan generator akan tetap terjaga kestabilannya. a. Peralatan pendukung sistem excitacy 1) Pilot exciter Merupakan penguat pada generator utama adalah penguat dalam atau penguat sendiri dengan jenis kumparan kompon panjang generator DC, pemberi penguatan pertama pada main exciter. Magnetnya berasal dari remanent magnet (sisa-sisa magnet) buatan. 2) Juster Werstand Tahanan geser yang berfungsi untuk mengatur tegangan output pilot exciter agar pada putaran nominal (1.500 rpm) mencapai 110 volt DC. 3) Shunt regelar Tahanan shunt untuk mengatur tegangan output AVR sebelum unit paralel. 4) AVR Sebagai pengendali agar tegangan output generator selalu stabil/ konstan dengan beban yang bervariasi 5) V V A Sebuah kontak penguatan. 6) Main Exciter Sebagai penguat utama bagi generator setelah terlebih dahulu mendapat arus penguatan dari pilot exciter. 7) CT/ PPT AVR Sebagai pengukur arus dan tegangan output dari generator yang selanjutnya sebagai input bagi AVR bila unit sudah paralel atau sinkron. b. Sistem penguatan generator unit I PLTA Mendalan Pada putaran normal turbin-generator, pilot exciter yang merupakan generator arus searah penguat dalam (kompon panjang) menghasilkan tegangan dan arus yang dapat diatur oleh tahanan lihat Gambar II.21. Tegangan dan arus searah tersebut pada awalnya dibangkitkan oleh fluk residu (yang tersimpan pada belitan kompon stator pilot exciter) dengan penambahan tingkat kecepatan akan menghasilkan arus-tegangan sampai dengan titik kritis pada putaran tertentu. Tegangan-arus yang dihasilkan oleh pilot exciter merupakan tegangan penguatan untuk generator main exciter, generator main exciter adalah generator arus searah shunt dengan penguatan terpisah. Penguatan pada generator utama disuplai oleh main exciter melalui saklar penguat medan. Pada awal pengoperasian unit pembangkit, setelah turbin-generator pada putaran nominal (750 Rpm) pengisian tegangan main generator dilakukan dengan memutar penuh hand wheel (shunt regullar) searah jarum jam (menurunkan harga resistansi sampai dengan batas minimum) yang sebelumnya memasukkan saklar penguat medan (VVA). Pada tegangan output generator ± 6 KV, selanjutnya memutar voltage regullar dengan arah yang sama dengan shunt regullar sampai dengan arah yang sama dengan shunt regullar sampai dengan output generator menunjuk 6 KV. Pada output tegangan generator tersebut merupakan langkah awal untuk persiapan paralel unit dengan jaring-jaring secara manual. c. Pengaturan tegangan otomatis Generator sinkron 3 phasa Pengaturan Tegangan Otomatis Generator sinkron 3 phasa menggunakan Tipe Elektro Mekanik AVR Brown & Cie ( AVR - BBC ). Di PLTA Mendalan Pengaturan tegangan otomatis (AVR) menggunakan tipe elektro mekanik AVR Brown & Cie. AVR ini terdiri dari dua sektor hambatan P yang diperlengkapi alur kontak bentuk lingkaran. Kontak-kontak ini dapat berputar maju dan mundur, sehingga hambatan R dapat diperbesar dan diperkecil. Jika tegangan generator naik,maka kopel yang dibangkitkan oleh tromol T menjadi kuat, sehingga P bergerak kekanan dan akibatnya hambatan diperbesar. Dinamo e xciter penguatannya diperkecii,sehingga tegangan generator turun ke normal. Bila tegangan generator turun (kurang dari normal), maka terjadi proses sebaliknya. Contoh jenis motor DC ditunjukkan pada Gambar II.23 dan II.24. 2.7.2 Rel (Busbar) Semua generator sinkron pada pusat pembangkit listrik menyalurkan tenaga listrik ke rel pusat listrik. Demikian pula semua saluran yang mengambil maupun yang mengirim tenaga listrik dihubungkan ke rel ini. 1. Rel tunggal pada pusat pembangkit Rel tunggal adalah susunan rel yang sederhana dan relatif paling murah, tetapi memiliki kelemahan dalam hal keandalan, dan kontinuitas pelayanan serta kurang fleksibel dalam pengoperasiannya. Jika terjadi kerusakan pada rel, seluruh pusat listrik harus dipadamkan jika akan melakukan perbaikan. Rel tunggal paling baik jika digunakan hanya pada pusat pembangkit listrik yang tidak begitu penting peranannya dalam sistem. Untuk meningkatkan tingkat keandalan rel tunggal, PMS seksi dapat dipasang dan membagi rel menjadi 2 kelompok dan kanan dari rel tunggal tersebut. Unit pembangkit dan beban sebagian dihubungkan di kelompok kiri dan sebagian lagi dihubungkan di kelompok kanan. Jika terjadi kerusakan pada rel yang perbaikannya memerlukan pemadaman, maka seksi rel yang memerlukan perbaikan dapat diputus dengan cara membuka PMS seksi sehingga seksi rel yang sebelahnya tetap dapat dinyalakan atau dioperasikan. Gambar II.30 menunjukkan Pusat pembangkit listrik dengan rel tunggal menggunakan PMS seksi. 2. Rel Ganda dengan Satu PMT Pusat pembangkit listrik rel ganda dengan PMT tunggal ditunjukkan pada Gambar II.31. Hubungan ke rel 1 atau rel 2 dilakukan melalui PMS. Rel ganda umumnya dilengkapi dengan PMT beserta PMS-nya yang berfungsi menghubungkan rel 1 dan rel 2. Dengan rel ganda, sebagian instalasi dapat dihubungkan ke rel 1 dan sebagian lagi ke rel 2. Kedua rel tersebut (rel 1 dan rel 2) dapat dihubungkan paralel atau terpisah dengan cara menutup atau membuka PMT Kopel. Dengan cara ini fleksibilitas pengoperasian bertambah terutama sewaktu menghadapi gangguan yang terjadi dalam sistem. Sebagian dari unit pembangkit atau beban dapat dihubungkan ke rel 1 dan lainnya ke rel 2. Apabila salah satu unit p embangkit atau salah satu beban akan dipindah rel, terlebih dahulu PMT-nya harus dibuka, selanjutnya disusul pembukaan PMS rel yang akan dilepas, baru memasukkan PMS rel yang dituju, urutannya tidak boleh dibalik. Apabila terbalik, maka akan terjadi hubungan paralel antara rel 1 dan rel 2 yang belum tentu sama tegangannya dan berbahaya. Setelah selesai melakukan pemindahan posisi PMS, PMT dimasukkan. Untuk unit pembangkit, pemasukan PMT harus melalui proses sinkronisasi. Proses pemindahan beban dari rel satu ke rel lainnya memerlukan pemadaman, yaitu saat PMT dibuka. Pemindahan beban atau unit pembangkit dari salah satu rel ke rel lainnya dalam prakteknya dapat terjadi, misalnya karena ada kerusakan yang memerlukan pemadaman rel pada saat perbaikan. 3. Pusat pembangkit listrik dengan dua PMT Rel ganda dengan dua PMT sama seperti rel ganda dengan satu PMT, tetapi semua unsur dapat dihubungkan ke rel 1 atau rel 2 atau dua-duanya melalui PMT sehingga fleksibilitasnya lebih baik tinggi. Pusat pembangkit listrik dengan rel ganda menggunakan dua PMT (PMT Ganda) ditunjukkan pada Gambar II.32. Pemindahan beban dari rel 1 ke rel 2 dapat dilakukan tanpa pemadaman, karena dengan adanya 2 buah PMT (masing-masing satu PMT untuk setiap rel) pemindahan beban dilakukan dengan menutup rel yang dituju, kemudian membuka PMT rel yang dilepas. Rel 1 dan rel 2 tegangannya sama, baik besarnya maupun phasanya, setelah itu PMT harus masuk. 4. Rel dengan PMT 1½ Rel dengan PMT 1½ adalah rel ganda dengan 3 buah PMT di antara dua rel. Jika rel-rel diberi identifikasi sebagai rel A dan rel B, maka PMT yang dekat dengan rel A diberi identifikasi sebagai PMT A1, PMT A 2, dan seterusnya. PMT yang dekat rel B diberi identifikasi sebagai PMT B1, PMT B2, dan seterusnya. PMT yang di tengah disebut PMT diameter dan diberi identifikasi sebagai PMT AB1, PMT AB2, dan seterusnya. Bagian-bagian dari instalasi dihubungkan pada titik-titik yang letaknya antara PMT A dengan PMT B dan pada titik-titik yang letaknya antara PMT B dengan PMT AB seperti ditunjukkan pada Gambar II.33. Dibandingkan dengan rel-rel sebelumnya, rel dengan PMT 1½ ini memiliki keandalan paling tinggi. Jika rel A mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT bernomor A beserta PMS-nya, daya tetap dapat disalurkan secara penuh. Jika rel B mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT bernomor B beserta PMS-nya, daya tetap dapat disalurkan secara penuh. Apabila rel A dan Rel B mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT bernomor A dan PMT bernomor B beserta PMS-nya, daya tetap bisa disalurkan walaupun dengan fleksibilitas pembebanan yang berkurang. Pelepasan tegangan sebuah instalasi yang terhubung ke rel dengan PMT 1½ mengharuskan pembukaan dua buah PMT beserta PMS-nya, yaitu PMT rel dan PMT diameternya. Misalnya untuk unit pembangkit No. 1 terhubung ke rel B melalui PMT B1, maka untuk pembebasan tegangannya, yang harus dibuka adalah PMT B1 dan PMT AB1 beserta PMS-nya. Pada pusat pembangkit dengan kapasitas daya listrik kecil (sampai dengan daya ±50 MW) menggunakan tegangan rel di bawah 70 kV, digunakan rel dalam bangunan gedung tertutup atau dalam lemari yang disebut kubikel. Pada pusat-pusat listrik besar (di atas 50 MW), rel umumnya dipasang di ruangan terbuka. Jika pusat listrik dibuat di dalam kota untuk menghemat pemakaian tanah dapat digunakan rel dalam tabung gas SF6 dan jarak konduktor rel dapat diperkecil untuk menghemat pemakaian tanah. Semua generator dan saluran yang ada dalam pusat listrik dihubungkan ke rel, maka gangguan di rel akan berakibat luas. Konstruksi rel harus cermat dan benar supaya dapat meminimalisasi terjadinya gangguan. 2.7.3 Saluran Kabel antara Generator Sinkon 3 Phasa dan Rel 1. Perlindungan saluran kabel antara generator dan rel dilakukan menggunakan kabel yang diletakkan pada saluran khusus dalam tanah dan jika berada di atas tanah diletakkan pada rak penyangga kabel yang melindungi kabel secara mekanis. Perlindungan mekanis tersebut untuk mencegah kerusakan kabel dan dapat menimbulkan gangguan. Gangguan pada kabel antara generator dengan rel dapat merusak generator. Kerusakan pada generator tidak dikehendaki karena memerlukan biaya perbaikan mahal dan waktu perbaikannya lama sehingga dapat menimbulkan pemadaman pasokan daya listrik. 2. Cara memasang kabel saluran Antara generator pembangkit dengan rel terdapat transformator arus dan transformator tegangan untuk keperluan pengukuran dan proteksi. Gambar II.34 menunjukkan saluran antara generator dan rel menggunakan kabel Setelah melalui transformator arus dan transformator tegangan, kabel dihubungkan ke saklar tanpa pemutus tenaga (PMT) dan saklar pemisah (PMS) sebelum dihubungkan ke rel. Kabel yang digunakan adalah kabel 1 phasa berjumlah 3 buah kabel. Tujuannya memudahkan pemasangan, terutama adanya transformator arus dan transformator tegangan serta memudahkan dalam perbaikan jika terjadi kerusakan pada kabel tersebut. Titik netral dari generator dihubungkan membentuk hubungan bintang. Untuk generator kecil dengan kapasitas di bawah 5 MVA, titik netral generator tidak ditanahkan. Untuk generator yang lebih dari 5 MVA, dianjurkan melakukan pentanahan titik netral generator melewati tahanan, kumparan, atau transformator kecil (transformator distribusi) untuk proteksi. Dalam melakukan pentanahan, digunakan kabel serupa dengan kabel yang menghubungkan generator dengan rel. Dalam prakteknya, khusus generator besar (di atas 10 MVA) dilakukan pencabangan untuk memberi daya ke transformator pemakaian sendiri. Pencabangan pada saluran antara generator dan rel harus dihindari dan jika sangat diperlukan pelaksanaannya, dengan membuat rel kecil dalam ruang khusus dan sebaiknya dihindari karena akan menimbulkan arus gangguan yang besar karena letaknya dekat dengan generator dan dapat menimbulkan kerusakan fatal karena generator tidak dapat berproduksi. 2.7.4 Jenis-jenis Saklar Tenaga 1. Fungsi saklar Saklar berfungsi memutus dan menyambung rangkaian listrik. Semakin tinggi tegangan sistem yang disambung dan diputus pada sistem, semakin sulit proses pemutusan rangkaian listrik yang dihadapi karena semakin tinggi tegangan maka semakin tinggi tegangan transien pada saat pemutusan pada rangkaian. Tegangan transien dapat memunculkan kembali arus listrik yang telah diputus. Konstruksi saklar harus memperhitungkan sifat rangkaian, semakin kapasitif rangkaian listrik yang diputus, semakin besar terjadinya penyalaan kembali karena rangkaian kapasi tif memiliki kemampuan menyimpan muatan listrik yang besar dan dapat timbul kembali sewaktu rangkaian diputus. Pada saat rangkaian listrik diputus, kontak-kontak saklar timbul busur listrik. Busur listrik menyebabkan material kontak saklar teroksidasi sehingga daya hantarnya berkurang pada saat kontak-kontak saklar menutup kembali. Untuk mengurangi pengaruh hasil oksidasi, gerakan kontak-kontak saklar harus bersifat membersihkan dirinya sendiri. 2. Jenis saklar Saklar untuk keperluan rangkaian listrik dengan tegangan di atas 1,5 kV dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu: a. Saklar pemutus tenaga (PMT) Pemutus tenaga (PMT) adalah saklar yang mampu memutus arus gangguan hubung singkat Saklar pemutus tenaga dalam bahasa Inggris disebut circuit breaker (CB). b. Pemutus Beban (PMB) Pemutus beban atau load break switch (LBS), adalah saklar yang hanya mampu memutus arus sebesar arus beban. c. Pemisah (PMS). Pemisah atau insulating (disconnecting) switch. Pemisah (PMS) hanya boleh dioperasikan tanpa arus. Posisi pisau-pisau PMS harus dapat dilihat secara nyata kedudukannya, baik dalam kondisi tertutup atau terbuka, untuk keperluan keselamatan kerja. Dalam prakteknya, sebuah PMT dikombinasikan dengan tiga PMS seperti terlihat pada Gambar II.35, yaitu dua buah PMS masing-masing di depan dan di belakang PMT, dan sebuah PMS yang digunakan untuk mentanahkan bagian instalasi yang akan dibebaskan dari tegangan yang dapat disentuh manusia untuk pelaksanaan pekerjaan perbaikan atau pemeliharaan. Gambar II .36 menunjukkan alat-alat pentanahan. Konstruksi saklar, khususnya pemutus tenaga tegangan tinggi memiliki teknik pemutusan busur listrik dan teknik pembersihan kontak-kontaknya sendiri. 3. Perkembangan konstruksi pemutus tenaga Perkembangan konstruksi pemutus tenaga adalah sebagai berikut: a. Pemutus tenaga dari udara Bentuknya runcing, busur listrik akan timbul (meloncat) pada bagian yang runcing terlebih dahulu pada saat kontak-kontak saklar terpisah. Karena berat jenis busur listrik lebih kecil daripada berat jenis udara, busur listrik akan mengapung ke atas sehingga busur listrik memanjang dan akhirnya putus. Gambar II.37 menunjukkan pemutus tenaga udara. b. Pemutus tenaga minyak banyak Pemutus tenaga (PMT) minyak banyak atau bulk oil circuit breaker. Pada PMT jenis ini, kontak-kontak saklar direndam dalam minyak. Minyak berfungsi sebagai media pemutus busur listrik. Minyak diletakkan dalam tangki sehingga konstruksi pemutus tenaga minyak banyak menjadi besar. Gambar II.38 menunjukkan konstruksi ruang pemadaman PMT minyak banyak sederhana. c. Pemutus tenaga minyak sedikit Pemutus tenaga (PMT) minyak sedikit atau low oil content circuit breaker. Media pemutus busur api yang digunakan adalah minyak seperti pada PMT minyak banyak, hanya saja pada PMT minyak sedikit ini ada bagian PMT yang menghasilkan minyak bertekanan untuk disemprotkan pada busur listrik, baik pada waktu PMT dibuka maupun pada waktu PMT ditutup. Gambar II.42 menunjukkan PMT minyak sedikit 70 kV. Karena menggunakan minyak bertekanan, dimensi PMT minyak sedikit lebih kecil dibandingkan dengan dimensi PMT minyak banyak. Pada PMT minyak sedikit, kualitas minyak PMT perlu diawasi secara teliti, terutama setelah PMT bekerja akibat gangguan. Pada saat memutus busur listrik akibat arus gangguan, minyak yang menyemprot busur listrik besar karena gangguan akan mengalami karbonisasi yang besar pula. Karbon tidak bersifat isolasi, sehingga harus dilakukan penggantian minyak PMT apabila minyaknya sudah kelihatan hitam akibat karbon. Selain mengandalkan penyemprotan minyak untuk memutus busur listrik yang terjadi, teknik memanjangkan busur listrik juga digunakan pada cara ini, yaitu dengan meruncingkan bentuk kontak jantan dan kontak betinanya. Gambar II.43 menunjukkan konstruksi ruang pemadaman pada PMT minyak sedikit secara umum. Gambar II.44 menunjukkan konstruksi ruang pemadaman PMT minyak sedikit secara sederhana. d. Pemutus tenaga gas SF6 Pemutus tenaga (PMT) gas SF6 prinsip kerjanya serupa dengan prinsip kerja PMT minyak sedikit, bedanya terletak pada media pemutus busur yang digunakan, yaitu gas SF6. Gas SF6 memiliki sifat isolasi yang baik selain sifamya sebagai pendingin yang baik. Pada PMT gas SF6 timbul masalah perapat antara bagian PMT yang bergerak dengan yang diam karena gas dapat menembus (bocor) di antara 2 bagian yang bergeseran tersebut sehingga diperlukan perapat (sealing) yang baik agar dapat meminimumkan kebocoran gas SF6. Pada PMT gas SF6, dilengkapi pengukur tekanan gas sehingga kelihatan jika tekanan gas SF6 sudah berkurang dan perlu dilakukan pengisian gas SF6 kembali. Dibandingkan dengan PMT minyak sedikit, PMT gas SF6 mempunyai dimensi yang kira-kira sama tetapi pemeliharaannya lebih mudah. e. Pemutus tenaga vakum Pemutus tenaga (PMT) vakum merupakan PMT menggunakan teknologi mutakhir. Dalam PMT vakum tidak ada media pemutus busur listrik dan teknik memutus busur listrik dalam PMT vakum tergantung teknik memperpanjang busur listrik. Pelaksanaan memperpanjang busur listrik dilakukan dengan membuat berbagai bentuk kontak dan setiap pabrik mempunyai bentuk kontaknya masing-masing. Berbeda dengan PMT gas SF6, apabila terjadi kebocoran pada PMT vakum, maka tidak dapat dilakukan "pengisian" kembali karena proses membuat vakum tidak dapat dilakukan di lapangan dan tidak dikehendaki terjadinya kebocoran yang dapat mengurangi nilai kevakuman. Konstruksi PMT vakum menghindari adanya celah udara sehingga pergeseran bagian yang bergerak dengan bagian yang tetap (statis) dapat menimbulkan celah udara dapat dihindari dan sebagai dapat diperpanjang dan diperpendek. Fleksibilitas logam merupakan salah satu kendala bagi perkembangan PMT vacum karena jarak antara kontak-kontak PMT vacum menjadi terbatas sehingga tegangan operasinya juga menjadi terbatas. Gambar II.45 menunjukkan PMT SF6 500 kV buatan BBC di PLN sektor TET 500 kV Gandul. Gambar II .48 menunjukkan konstruksi ruang pemadaman PMT SF6 secara sederhana. Pada celah di antara kedua kontak timbul arus berbentuk loop (lingkaran). Kemudian dibangkitkan suatu medan magnetik radial (busur listrik berputar tegak lurus arah kontak). Bersamaan dengan arus yang mengalir melalui busur listrik, timbul suatu gaya Lorentz yang menarik busur listrik ke luar kontak. Gaya tersebut membuat busur listrik berputar pada ring kontak dan tertarik keluar sampai akhirnya putus. Gambar II.53 menunjukkan kontak PMT vakum medan magnet radial dan Gambar II.54 Kontak PMT vakum dengan medan magnet aksial. Untuk mengatasi arus hubung singkat terbesar yang sering terjadi, digunakan metode lain. Pada celah di antara kedua kontak, timbul arus bentuk coil (kumparan) dan akan membangkitkan medan magnetik aksial (busur listrik tersebar) yang menjaga busur listrik tetap tersebar dalam arus yang sangat besar. Busur listrik didistribusikan merata pada semua permukaan kontak sehingga tidak ada tekanan lokal. Tekniknya adalah kebalikan dari yang menggunakan medan magnetik radial. Busur listrik yang berbentuk coil tersebar merata dan memanjang pada saat pembukaan kontak dan ditarik ke arah pusat kontak sampai padam. f. Pemutus Tenaga Medan Magnet Pemutus tenaga (PMT) medan magnet atau magnetic circuit breaker memiliki prinsip kerja seperti PMT udara, hanya di sini terdapat magnet yang berfungsi menghasilkan medan magnet yang akan menarik busur listrik yang timbul pada saat pembukaan PMT sehingga bus, listrik menjadi lebih panjang dan akhirnya putus. Gambar II.55 PMT medan magnet. g. Pemutus Tenaga Udara Tekan Pemutus tenaga (PMT) udara tekan dalam bahasa Inggris disebut air blast circuit breaker. PMT jenis ini memiliki p rinsip serupa dengan prinsip kerja PMT gas SF6 hanya saja pada PMT udara tekan yang menjadi media pemutus busur listrik adalah udara tekan. Karena kemampuan isolasi udara lebih rendah daripada kemampuan isolasi gas SF6, maka pada PMT udara tekan dibutuhkan tekanan udara yang lebih besar dibandingkan dengan tekanan gas SF6 pada PMT gas SF6, Untuk mendapatkan tekanan udara yang dikehendaki pada PMT udara tekan, memakai kompresor. Hal ini tidak menguntungkan disebabkan karena harga PMT-nya menjadi lebih mahal. PMT 500 kV buatan BBC yang dilengkapi resistor ditunjukkan pada Gambar II.56, sedangkan yang PMT 500 kV buatan BBC tanpa resistor ditunjukkan pada Gambar II.57. Keduanya menggunakan kapasitor. Resistor dan kapasitor berfungsi meredam busur listrik. Konstruksi ruang pemadaman PMT vakum buatan Siemens ditunjukkan pada Gambar II.58 dan PMT udara hembus dengan ruang pemadaman gas secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar II.59 Kontak-kontak utama PMT dengan resistor dan kapasitor ditunjukkan pada Gambar II.60. PMT jenis ini memiliki pemutus ganda K1 dan K2. Pada waktu pembukaan PMT: resistor R1 dan R2 masuk bersamaan terlebih dahulu, 6 mili detik kemudian kontak K1 dan disusul kontak K2 membuka. Kontak K1 membuka 2 mili detik lebih dahulu daripada kontak K2. Pada saat ini kapasitor C1 dan kapasitor C2 menampung tenaga listrik yang dihasilkan busur listrik, sehingga busur listrik bisa dipadamkan, kapasitor K1 dan K2 juga berfungsi sebagai pembagi tegangan agar tegangan antara kontak K1 dan kontak K2 sama. Kontak K 1 membuka kira-kira 15-17 mili detik lebih dahulu daripada kontak K2. resistor R1 dibuka 17 mili detik setelah kontak K1 membuka atau 15 mili detik setelah kontak K2 membuka. Dua mili detik kemudian resistor R2 dibuka. Resistor R1 dan R2 berfungsi memperkecil busur listrik yang terjadi dan besarnya (nilai tahanannya) tergantung kepada impedansi saluran transmisi yang dibuka oleh PMT bersangkutan. Pada proses penutupan PMT, kedua resistor R1 dan R2 masuk bersamaan kemudian 15 mili detik kontak K1 masuk disusul kontak K2, 2 mili detik kemudian. 17 mili detik setelah kontak K1 masuk atau 15 mili detik setelah kontak K2 masuk, resistor R1 dibuka dan 2 mili detik kemudian resistor R1 dibuka. h. Proses Terjadinya Busur Listrik Gambar II.60 menunjukkan kondisi kontak dari sebuah saklar dalam keadaan tertutup (a), mulai membuka (b) dan sudah terbuka lebar (c). Pada saklar terdapat kontak jalan (KJ) dan kontak tetap, (KT). Pada keadaan (a), kontak kontak tertutup, fidak ada beda potensial antara KJ dan KT. Kemudian kontak KJ digerakkan ke kiri sehingga ada celah antara KJ dan KT, terjadi beda potensial antara KJ dan KT. Beda potensial yang semula sama dengan nol sewaktu KJ dan KT tertutup, naik menuju nilai tegangan operasi dari saklar, melalui perioda transien. jika jarak antara KJ dan KT semakin besar, maka kuat medan l istrik antara KJ dan KT semakin turun, karena kuat medan listrik. Gambar II .63 menunjukkan contoh circuit breaker tiga phase 1200 A 115 kV, Bill 550 kV (Courtesy of General Electric) dan Gambar II.64 menunjukkan circuit breaker oil minimum untuk instalasi 420 kV, 50 Hz (Courtesy of ABB) Gambar II.66 menunjukkan contoh Switchgear high density yang memiliki kapasitas tegangan dalam satuan Mega Volt (MV) 2.7.5 Mekanisme Pemutus Tenaga (Switchgear) Penutupan dan pembukaan PMT memerlukan gerakan mekanis yang cepat dan tegas. Hal ini disebabkan apabila gerakan ini lambat dan ragu-ragu, maka proses pemutusan busur listrik akan mengalami kegagalan. Untuk mendapatkan gerakan yang cepat dan tegas, diperlukan suatu mekanisme pemutus tenaga (switchgear) penggerak berdasarkan energi pegas atau energi udara tekan (pneumatic) atau energi tekanan minyak (hydraulic). Gambar II.70 menunjukkan mekanisme penggerak PMT yang menggunakan pegas dalam keadaan tertutup dilihat dari sisi depan. Gambar II.71 menunjukkan mekanisme penggerak PMT yang menggunakan pegas dalam keadaan terbuka dilihat dari sisi depan. Untuk menggambarkan proses pengisian penegangan pegas melalui roda gigi yang ikatannya dengan poros hanya untuk gerakan satu arah seperti halnya roda rantai sepeda. Pada waktu mengisi penegangan pegas, roda satu arah, yaitu roda No. 2. diputar ke arah yang tidak memutar poros tetapi menambah menegangkan pegas. Setelah pegas terisi (tertarik) penuh, maka pegas siap menutup PMT. Dengan membuka ganjal pegas yang pertama, yaitu dengan cara menarik ganjal ini dengan kumparan penutup (closing coil), maka pegas akan lepas sampai terhenti gerakannya oleh ganjal kedua. Gerakan pegas dari ganjal pertama ke ganjal kedua telah memutar roda No. 1 (satu) 180 derajat yang memutar batang penggerak kontak-kontak PMT sehingga menutup, lalu PMT masuk. Jika ganjal yang kedua ditarik oleh kumparan pembuka ( trip coil), maka roda No. 1 (satu) berputar 180 derajat lagi dan batang penggerak kontak-kontak PMT bergerak membuka kontak-kontak PMT lalu PMT trip. Setelah PMT trip, pegas menjadi tidak tegang lagi karena sudah tidak menyimpan energi dan rangkaian listrik PMT otomatis menggerakkan motor arus searah menambah menegangkan pegas dengan jalan memutar roda ke arah yang tidak memutar poros (arah penegangan pegas). Motor pengisi pegas harus motor arus searah yang digerakkan oleh baterai aki karena dalam keadaan gangguan sering pasokan tegangan bolak-balik dalam gedung hilang sehingga motor pengisi pegas tetap dapat berfungsi dengan pasokan energi yang dipasok baterai. Gambar II.72 menunjukkan mekanisme penggerak PMT menggunakan pegas dilihat dari samping. Coil trip dan closing coil juga menggunakan tegangan arus searah yang dipasok oleh baterai. Baterai harus handal untuk keberhasilan kerja PMT. Baterai perlu dipelihara dengan baik dan kondisinya perlu dipantau secara terus menerus. Kegagalan PMT bekerja dapat terjadi akibat baterai terlalu rendah kemampuannya sehingga tidak mampu men-trip coil PMT dan akhirnya PMT tidak bekerja jika terjadi arus gangguan dan dapat berakibat fatal dan bahkan instakasi dapat terbakar. Dalam praktik, PMT di-trip melalui trip coil oleh relai (alat proteksi) atau oleh operator (manual), sedangkan pemasukan PMT melalui closing coil kebanyakan dilakukan secara manual oleh operator. 2.7.6 Instalasi Pemakaian Sendiri Pada pusat pembangkit listrik memerlukan tenaga listrik untuk pemakaian di dalam pusat pembangkit listrik. Tenaga listrik untuk pemakaian di dalam pusat pembangkit listrik digunakan untuk: 1. Lampu penerangan 2. Penyejuk udara 3. Menjalankan alat-alat bantu unit pembangkit, seperti: pompa air pendingin, pompa minyak pelumas, pompa transfer bahan bakar minyak, mesin pengangkat, dan lain-lain. 4. Pengisian baterai aki yang merupakan sumber arus searah bagi pusat pembangkit listrik. Gambar II.73a menggambarkan instalasi pemakaian sendiri dari pusat pembangkit listrik yang kapasitas unit pembangkitnya relatif kecil, misalnya di bawah 5 MW. Gambar II.73b adalah pusat listrik dengan kapasitas unit pembangkit antara 5 MW sampai 15 MW. Gambar II.73c adalah instalasi pusat listrik dengan unit pembangkit yang mempunyai kapasitas di atas 15 MW. Batas-batas ini bukan batas yang pasti, melainkan hanyalah perkiraan. Pada unit pembangkit besar, setiap unit pembangkit memiliki transformator pemakaian sendiri (Tr PS) yang dipasok langsung oleh generator (G). Tetapi pada saat start, generator (G) belum berputar sehingga belum menghasilkan tegangan. Sedangkan pada saat itu sudah diperlukan daya untuk menjalankan alat-alat bantu, maka daya terlebih dahulu diambil dari transformator pemakaian sendiri bersama. Setelah generator (G) berputar dan menghasilkan tegangan, PMT B ditutup. Kemudian disusul dengan pembukaan PMT A sehingga pasokan daya alat-alat bantu berpindah ke generator (G). Pada saat PMT B ditutup dan sebelum PMT A dibuka, terjadi penutupan rangkaian ring. Perlu diperhatikan bahwa transformator-transformator yang ada dalam ring tidak menimbulkan pergeseran phasa tegangan sehingga tidak timbul gangguan. Besarnya energi yang diperlukan untuk pemakaian sendiri berkisar antara 1-10% dari produksi energi yang dihasilkan pusat listrik. Hal ini sangat tergantung kepada jenis pusat listriknya, di mana yang paling kecil umumnya PLTA dan yang paling besar umumnya PLTU yang menggunakan bahan bakar batu bara. Apabila terjadi gangguan besar dan semua unit pembangkit trip, maka tidak tersedia tegangan untuk menjalankan alat-alat bantu dalam rangka start kembali. Dalam keadaan demikian diperlukan pengiriman tegangan dari luar pusat listrik atau dalam. pusat listrik, di mana seharusnya ada unit pembangkit yang dapat start sendiri (black start) tanpa ada tegangan dari luar. Umumnya yang bisa melakukan black start kebanyakan adalah unit pembangkit listrik tenaga air (PLTA) atau unit pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD). 2.7.7 Baterai Aki Pusat listrik selalu memerlukan sumber arus searah, terutama untuk: a. Menjalankan motor pengisi (penegang) pegas PMT. b. Mentrip PMT apabila terjadi gangguan. c. Melayani keperluan alat-alat telekomunikasi. d. Memasok keperluan instalasi penerangan darurat. Baterai aki merupakan sumber arus searah yang digunakan dalam pusat listrik. Baterai aki harus selalu diisi melalui penyearah. Gambar II.74 menunjukkan instalasi baterai dan pengisiannya. Kutub negatif dari baterai sebaiknya ditanah untuk memudahkan deteksi gangguan hubung tanah pada instalasi arus searahnya. Ada 2 macam baterai aki yang dapat digunakan di pusat listrik, yaitu baterai asam dengan kutub timah hitam dan baterai basa yang menggunakan nikel cadmium (NiCd) sebagai kutub. Baterai asam timah hitam menggunakan plumbum oksida (PbO2) sebagai kutub positif dan sebagai kutub negatif adalah plumbum (Pb). Sedangkan sebagai elektrolit digunakan larutan asam sulfat (H2SO4). Baterai basa nikel cadmium menggunakan nikel oksihidrat (NiOH) sebagai kutub positif dan cadmium (Cd) sebagai kutub negatif. Sedangkan sebagai elektrolit digunakan larutan potas kostik (KOH). Untuk daerah panas dengan suhu di atas 250 C, baterai asam timah hitam lebih cocok daripada baterai basa nikel cadmium. Pemeliharaan baterai aki paling penting adalah: a) Pemantauan besarnya tegangan listrik b) Berat jenis elektrolit c) Kebersihan ruangan, dan d) Ventilasi ruangan. Perubahan Kimia Selama Pengisian dan Pemakaian Aki 1. Perubahan kimia pada saat pelepasan muatan listrik Aki memberikan aliran listrik jika dihubungkan dengan rangkaian luar misalnya, lampu, radio dan lain-lain. Aliran listrik ini terjadi karena reaksi kimia dari asam sulfat dengan kedua material aktif dari plat positif dan plat negatif. Pada saat pelepasan muatan listrik terus menerus, elektrolit akan bertambah encer dan reaksi kimia akan terus berlangsung sampai seluruh bahan aktif pada permukaan plat positif dan negatif berubah menjadi timbal sulfat. Jika Aki tidak dapat lagi memberi aliran listrik pada tegangan tertentu, maka aki tersebut dalam keadaan lemah arus (soak). 2. Perubahan kimia pada saat pengisian muatan listrik Pada proses pengisian muatan listrik, kembali terjadi proses reaksi kimia yang berlawanan dengan reaksi kimia pada saat pelepasan muatan. Timbal peroksida terbentuk pada plat positif dan timbal berpori terbentuk pada plat negatif, sedangkan berat jenis elektrolit akan naik, karena air digunakan untuk membentuk asam sulfat. Aki kembali dalam kondisi bermuatan penuh. 3. Penurunan berat jenis accu zuur selama pelepasan muatan listrik Berat jenis accu zuur akan turun sebanding dengan derajat pelepasan muatan, jadi jumlah energi listrik yang ada dapat ditentukan dengan mengukur berat jenis accu zuurnya, misalnya aki mempunyai berat jenis accu zuur 1.260 pada 20°C, bermuatan listrik penuh, setelah melepaskan muatan listrik berat jenisnya 1.200 pada 20°C, maka Aki masih mempunyai energi listrik sebesar 70%. 4. Berat jenis accu zuur tergantung dari suhu Berat jenis accu zuur berubah tergantung dari temperaturnya, jadi pembacaan berat jenis pada skala hudrometer kurang tepat sebelum dilakukan koreksi suhu. Volume accu zuur bertambah jika dipanaskan dan turun jika dingin, sedang beratnya tetap. Jika Volume bertambah sedang beratnya tetap maka berat jenis akan turun. Berat jenis turun sebesar 0.0007 untuk kenaikan tiap derajat celcius dalam suhu batas normal Aki. Standar berat jenis menurut perjanjian adalah untuk suhu 20°C. 2.7.8 Transformator Dalam pusat pembangkit listrik yang besar (di atas 100 MW) terdapat beberapa transformator. Gambar II.75 menunjukkan macam-macam transformator yang ada di pusat pembangkit tenaga listrik. Macam-macam transformator ini adalah: 1. Transformator penaik tegangan generator Jika rel dalam pusat listrik menggunakan tegangan di atas tegangan generator sinkron 3 phasa, maka tegangan dari generator dinaikkan terlebih dahulu melalui transformator penaik tegangan sebelum dihubungkan ke rel. Transformator penaik tegangan generator merupakan satu kesatuan dengan generator terutama dari segi proteksi. 2. Transformator unit pembangkit Setiap Unit Pembangkit yang besar (di atas 10 MW) umumnya mempunyai transformator unit pembangkit, yaitu transformator yang mengambil daya langsung dari generator untuk memasok alat-alat bantu unit pembangkit yang bersangkutan, seperti motor pompa pendingin, motor pompa minyak pelumas, dan lain-lain. 3. Transformator pemakaian sendiri Transformator pemakaian sendiri mendapat pasokan daya dari rel pusat listrik kemudian memasok daya ke rel pemakaian sendiri. Rel pemakaian sendiri digunakan untuk memasok instalasi penerangan, baterai aki, mesin-mesin bengkel, mesin pengangkat, dan alat-alat bantu unit pembangkit pada periode start. 4. Transformator antar rel Jika di dalam pusat listrik ada beberapa rel dengan tegangan operasi yang berbeda-beda, maka ada transformator antar-rel. Adanya rel-rel dengan tegangan yang berbeda dapat disebabkan karena perkembangan sistem tenaga listrik dan juga dapat terjadi karena diperlukan rel tegangan menengah (antara 6 kV sampai 40 kV) untuk keperluan distribusi di daerah sekitar pusat listrik selain rel tegangan tinggi (di atas 60 kV) untuk saluran transmisi jarak jauh. Transformator dengan tegangan di atas 60 kV, titik netralnya umumnya ditanahkan secara langsung dengan maksud untuk menghemat biaya isolasi. Untuk transformator dengan tegangan di bawah 60 kV, titik netralnya kebanyakan ditanahkan melalui impedansi berupa tahanan atau kumparan dengan tujuan menghasilkan sedikit gangguan hubung tanah yang cukup besar agar relai hubung tanah bekerja. Transformator yang dipakai dalam pusat listrik besar umumnya mempunyai daya besar (di atas I MVA) dengan tegangan tinggi mulai 70 kV keatas. Transformator-transformator yang besar ini perlu diamati kualitas layaknya dan juga isolasi dari bushingnya. Minyak transformator berfungsi sebagai media pendingin dan juga sebagai media isolasi. Minyak transformator terbuat dari bahan organik, ikatan atom C dengan atom H. Pada transformator minyak mengalami suhu relatif tinggi (di atas 50 0C) dan juga mengalami busur listrik apabila ada on load tap changer (pengubah sadapan berbeban). Di samping itu dalam transformator terdapat oksigen (O2) dari udara, dan juga air (H2O) dari kelembaban udara. Hal ini semua menyebabkan ada sebagian minyak transformator yang terurai dan bentuk H2O, asam karbonat dan karbon (C). Pembentukan zat-zat ini menyebabkan turunnya kualitas isolasinya bahkan pembentukan asam karbonat ini bisa menimbulkan korosi terhadap bagian-bagian yang terbuat logam seperti inti transformator dan tangki. Bagian bushing transformator yang berdekatan dengan bagian atas tangki transformator, yang terdiri dari porselin dan lapisan kertas yang diseling dengan logam. Bagian-bagian ini perlu dipantau, nilai isolasinya, sebab apabila nilai isolasinya terlalu rendah bisa terjadi hubung singkat phasa ke tangki yang bisa menyebabkan transformator meledak. Nilai isolasi minyak dan juga nilai isolasi bagian dari bushing dengan tangki tersebut di atas sekarang bias dipantau secara on line. Kondisi transformator juga bisa dianalisis atas dasar analisis getaran akustik yang dipancarkan bagian bagian transformator. Cara ini bisa dilakukan secara, on line. Secara. off line kondisi transformator bisa dicek melalui pengukuran arus yang dihasilkannya apabila disuntikkan suatu tegangan 10 Volt yang frekuensinya diubah-ubah (beberapa kilo Hertz) a. Transformator hubungan delta-delta (delta-delta connection). Transformator 3 phasa P, Q dan R seperti ditunjukkan pada Gambar II.83 merubah tegangan masuk saluran transmisi A, B, C menjadi tegangan keluaran saluran transmisi 1, 2 dan 3. Saluran masukan dihubungkan ke sumber dan saluran keluaran dihubungkan ke beban. Transformator dihubungkan delta-delta. Terminal H1 untuk setiap transformator dihubungkan ke terminal H2 untuk transformator berikutnya. Demikian juga sama dengan terminal X1 dan X2 untuk transformator berikutnya dihubungkan secara bersamaan, seperti ditunjukkan pada Gambar II.83. Diagram skematik ditunjukkan pada Gambar II.84. Diagram skematik digambarkan dengan cara menunjukkan tidak hanya masukan sambungannya, tetapi juga hubungan phasa antara tegangan primer dan sekunder. Setiap lilitan sekunder digambarkan secara paralel dan hubungan lilitan primer dengan cara dikopel. Selanjutnya sumber G menghasilkan tegangan EAB, EBC, ECA, seperti yang ditunjukkan pada diagram phasa. Lilitan primer dihadapkan pada arah yang sama, phasa dengan phasa, sebagai contoh, transformator primer antara saluran A dan B dihadapkan secara horisontal, dalam arah yang sama seperti phasa EAB. Karena tegangan primer dan sekunder yaitu EH1H2 dan EX1X2 yang diberikan harus dalam satu phasa, maka berikutnya E12 (tegangan sekunder untuk transformator P) harus dalam phasa yang sama dengan EAB (tegangan primer untuk transformator yang sama). Demikian juga sama dengan E23 satu phasa dengan EBC, dan E31 dengan ECA. Dalam hubungan delta-delta, tegangan antara masing-masing saluran transmisi masukan dan keluaran adalah dalam satu phasa. Jika beban imbang dihubungkan ke saluran 1-2-3, maka hasil arus keluaran adalah sama besarnya. Hal ini menghasilkan arus line imbang dalam saluran masukan A -B-C. Seperti dalam beberapa hubungan delta, bahwa arus line adalah v3 kali lebih besar dari masing-masing arus IP dan IS yang mengalir dalam lilitan primer dan sekunder, ditunjukkan pada Gambar II.84. Power rating untuk transformator bank adalah 3 kali rating transformator tunggal. Meskipun transformator bank merupakan sebuah susunan 3 phasa, setiap transformator dipertimbangkan sendiri-sendiri. Seperti pada rangkaian phasa tunggal, maka arus IP mengalir dari H1 ke H2 dalam lilitan primer yang dihubungkan dengan arus I S yang mengalir dari X1 ke X2 dalam lilitan sekunder. b. Transformator hubungan delta-bintang (delta-wye connection) Jika transformator dihubungkan delta-bintang, lilitan primer dihubungkan dengan cara yang sama, seperti ditunjukkan pada Gambar II.83. Untuk lilitan sekunder dihubungkan pada semua terminal X2 yang dihubungkan secara bersamaan yang dihubungkan dengan common netral (N), seperti ditunjukkan pada Gambar II.85. Pada hubungan delta-bintang, tegangan yang melalui setiap lilitan primer adalah sama dengan tegangan line masukan. Tegangan saluran keluaran adalah sama dengan v3 kali tegangan sekunder yang melalui setiap transformator. Besar relatif arus pada lilitan transformator dan saluran transmisi adalah ditunjukkan pada Gambar II.86. Arus line pada phasa A, B dan C adalah v3 kali arus pada lilitan sekunder. Arus line pada phasa 1, 2 dan 3 adalah sama dengan arus pada lilitan sekunder. Hubungan delta-bintang menghasilkan beda phasa 30o antara tegangan saluran masukan dan saluran transmisi keluaran. Maka dari itu, tegangan line keluaran E12 adalah 30o mendahului tegangan line masukan EAB, seperti dapat dilihat dari diagram phasor. Jika saluran keluaran memasuki kelompok beban terisolasi, beda phasanya tidak masalah. Tetapi jika saluran dihubungkan parallel dengan saluran masukan dengan sumber lain, beda phasa 30o mungkin akan membuat hubungan parallel parallel tidak memungkinkan, sekalipun jika saluran tegangannya sebaliknya identik. Keuntungan penting dari hubungan bintang adalah bahwa akan menghasilkan banyak isolasi/penyekatan yang dihasilkan di dalam transformator. Lilitan HV (high Voltage/tegangan tinggi) telah diisolasi/dipisahkan hanya 1/v3 atau 58% dari tegangan saluran. Penyelesaian: a) Tegangan line pada sekunder Es = 80/v3 = 139 kV b) Arus dalam belitan transformator Beban pada masing-masing phase S = 90/3 = 30 MVA Ip = 30 MVA/13,2 kV = 2.273 A (arus pada belitan primer) I s = 30 MVA/80 kV = 375 A (arus pada belitan sekunder) c. Transformator hubungan bintang-bintang (wye–wye connection) Ketika transformator dihubungkan secara bintang-bintang, yang perlu diperhatikan adalah mencegah penyimpangan dari tegangan line to netral (phase ke nol). Cara untuk mencegah menyimpangan adalah menghubungkan netral (nol) untuk primer ke netral (nol) sumber yang biasanya dengan cara ground (pentanahan), seperti ditunjukkan pada Gambar II.88. Cara lain adalah dengan menyediakan setiap transformator dengan lilitan ke tiga, yang disebut lilitan ” tertiary”. Lilitan tertiary untuk tiga transformator dihubungkan secara delta seperti ditunjukkan pada Gambar II.89, yang sering menyediakan cabang yang melalui tegangan di mana transformator dipasang. Tidak ada beda phasa antara tegangan line transmisi masukan dan keluaran untuk transformator yang dihubungkan bintang-bintang. d. Transformator hubungan open- delta Hubungan open-delta ini untuk merubah tegangan sistem 3 phasa dengan menggunakan hanya 2 transformator yang dihubungkan secara open–delta. Rangkaian open–delta adalah identik dengan rangkaian delta–delta, kecuali bahwa satu transformer tidak ada (Gambar II.90). Bagaimanapun, hubungan delta jarang digunakan sebab beban kapasitif untuk transformator bank hanya 86.6% dari kapasitas transformator yang terpasang. Sebagai contoh, jika 2 transformator 50 kVA dihubungkan secara open–delta, kapasitas transformator bank yang terpasang adalah jelas 2x50 = 100 kVA. Tetapi, anehnya masalah ini pernah dijumpai, bahwa transformator hanya dapat mengirimkan 86.6 kVA sebelum transformator mulai menjadi overheat (panas berlebih). Hubungan open–delta utamanya digunakan dalam situasi darurat. Maka, jika 3 transformator dihubungkan secara delta–delta dan salah satunya rusak dan harus diperbaiki/dipindahkan, maka hal ini memungkinkan untuk memasukkan beban secara temporeri (darurat) dengan 2 transformator yang tersisa. Contoh: Transformator satu phase 2 buah 150 kVA, 7200 V/600 V dihubungkan open-delta. Hitung beban 3 phase maksimum yang tepakai Penyelesaian: Rating daya pada tiap transformator 150 kVA, sehingga daya maksimum pada beban 300 kVA. Is = 150 kVA/600 V = 250 A S = v3. EI = v3 X 600 X 250 = 259 800 VA = 260 kVA 5. Pengujian kualitas minyak transformator a. Pengujian kekuatan elektrik minyak transformator Kekuatan listrik merupakan karakteristik penting dalam material isolasi. Jika kekuatan listrik rendah minyak transformator dikatakan memiliki mutu yang jelek. Hal ini sering terjadi jika air dan pengotor ada dalam minyak transformator. Pengujian perlu dilakukan untuk mengetahui kegagalan minyak transformator. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan uji kegagalan ini antara lain : Jarak elektroda 2.5 mm Bejana dan elektroda harus benar-benar kering dan bersih setiap sebelum melakukan pengujian, elektroda harus dicuci dengan minyak transformator yang akan diuji. Minyak yang akan diuji harus diambil dengan alat yang benar-benar bersih, minyak pertama yang keluar dibuang supaya kran-kran menjadi bersih. Minyak lama pada waktu pertama alirannya dibuang. Botol tempat minyak transformator ditutup dengan lilin supaya kotoran dan uap air tidak masuk. b. Pengujian viskositas minyak transformator Viskositas minyak adalah suatu hal yang sangat penting karena minyak tranformator yang baik akan memiliki viskositas yang rendah, sehingga dapat bersirkulasi dengan baik dan akhirnya pendinginan inti dan belitan transformator dapat berlangsung dengan baik pula. c. Titik nyala (flash point) Temperatur ini adalah temperatur campuran antara uap dari minyak dan udara yang akan meledak (terbakar) bila didekati dengan bunga api kecil. Untuk mencegah kemungkinan timbulnya kebakaran dari peralatan dipilih minyak dengan titik nyala yang tinggi. Titik nyala dari minyak yang baru tidak boleh lebih kecil dari 135 0C, sedangkan suhu minyak bekas tidak boleh kurang dari 130 0C. Untuk mengetahui titik nyala minyak transformator dapat ditentukan dengan menggunakan alat Close up tester. d. Pemurnian minyak transformator Minyak transformator dapat terkontaminasi oleh berbagai macam pengotoran seperti kelembaban, serat, resin dan sebagainya. Ketidakmurnian dapat tinggal di dalam minyak karena pemurnian yang tidak sempurna. Pengotoran dapat terjadi saat pengangkutan dan penyimpanan, ketika pemakaian, dan minyak itu sendiri pun dapat membuat pengotoran pada dirinya sendiri. Beberapa metode pemurnian minyak transformator dijelaskan dalam bagian berikut ini: 1) Mendidihkan (boiling) Minyak dipanaskan hingga titik didih air dalam alat yang disebut boiler. Air yang ada dalam minyak akan menguap karena titik didih minyak lebih tinggi dari pada titik didih air. Metode ini merupakan metode yang paling sederhana namun memiliki kekurangan. Pertama hanya air yang dipindahkan dari minyak, sedangkan serat, arang dan pengotor lainnya tetap tinggal. Kedua minyak dapat menua dengan cepat karena suhu tinggi dan adanya udara. Kekurangan yang kedua dapat diatasi dengan sebuah boiler minyak hampa udara (vacuum oil boiler). Alat ini dipakai dengan minyak yang dipanaskan dalam bejana udara sempit (air tight vessel) dimana udara dipindahkan bersama dengan air yang menguap dari minyak. Air mendidih pada suhu rendah dalam ruang hampa oleh sebab itu menguap lebih cepat ketika minyak dididihkan dalam alat ini pada suhu yang relatif rendah. Alat ini tidak menghilangkan kotoran pada kendala pertama, sehingga pengotor tetap tinggal. 2) Alat sentrifugal (Centrifuge reclaming) Air serat, karbon dan lumpur yang lebih berat dari minyak dapat dipindahkan minyak setelah mengendap. Untuk masalah ini memerlukan waktu lama sehingga untuk mempercepatnya minyak dipanaskan hingga 45 - 55 oC dan diputar dengan cepat dalam alat sentrifugal. Pengotor akan tertekan ke sisi bejana oleh gaya sentrifugal, sedangkan minyak yang bersih akan tetap berada ditengah bejana. Alat ini mempunyai efisiensi yang tinggi. Alat sentrifugal hampa merupakan pengembangannya. Bagian utama dari drum adalah drum dengan sejumlah besar piring/pelat (hingga 50) yang dipasang pada poros vertikal dan berputar bersama-sama. Karena piring mempunyai spasi sepersepuluh millimeter, piring- piring ini membawa minyak karena gesekan dan pengotor berat ditekan keluar. 3) Penyaringan (Filtering) Dengan metode ini minyak disaring melalui kertas penyaring sehingga pengotor tidak dapat melalui pori-pori penyaring yang kecil, sementara embun atau uap diserap oleh kertas yang mempunyai hygroscopicity yang tinggi. Jadi filter press ini sangat efisien memindahkan pengotor padat dan uap dari minyak yang merupakan kelebihan dari pada alat sentrifugal. Walaupun cara ini sederhana dan lebih mudah untuk dilakukan, keluaran yang dihasilkan lebih sedikit jika dibandingkan dengan alat sentrifugal yang menggunakan kapasitas motor penggerak yang sama. Filter press ini cocok digunakan untuk memisahkan minyak dalam circuit breaker (CB), yang biasanya tercemari oleh partikel jelaga (arang) yang kecil dan sulit dipisahkan dengan menggunakan alat sentrifugal. 4) Regenerasi (regeneration) Produk-produk penuaan tidak dapat dipindahkan dari minyak dengan cara sebelumnya. Penyaringan hanya untuk memindahkan bagian endapan yang masih tersisa dalam minyak. Semua sifat-sifat minyak yang tercemar dapat dipindahkan dengan pemurnian menyeluruh yang khusus yang disebut regenerasi. Dalam menggunakan absorben untuk regenerasi minyak trasformator sering dipakai di gardu induk dan pembangkit. Absorben adalah substansi yang partikel-partikelnya dapat menyerap produk-produk penuaan dan kelembaban pada permukaannya. Hal yang sama dilakukan absorben dalam ruang penyaring tabung gas menyerap gas beracun dan membiarkan udara bersih mengalir. Regenerasi dengan absorben dapat dilakukan lebih menyeluruh bila minyak dicampuri dengan asam sulfur. Ada dua cara merawat minyak dengan absorben yaitu : · Pertama, minyak yang dipanasi dapat dicampuri secara menyeluruh dengan absorben yang dihancurkan dan kemudian disaring. · Kedua, minyak yang dipanaskan dapat dilewatkan melalui lapisan tebal absorben yang disebut perkolasi. Absorben untuk regenerasi minyak transformator terdiri dari selinder yang dilas dengan lubang pada dasarnya dimana absorber ditempatkan dengan minyak yang dipanaskan (80-100 oC) hingga mengalir ke atas melalui absorber. Ketika minyak mengalir ke atas, filter tersumbat oleh partikel halus absorber dan udara dibersihkan dari absorber lebih cepat dan lebih menyeluruh pada awalnya. Absorber yang digunakan untuk regenerasi minyak transformator kebanyakan yang terbuat silica gel dan alumina atau sejenis tanah liat khusus yang dikenal sebagai pemutih (bleaching earth), lempung cetakan (moulding clay). Transformator tentunya harus diistirahatkan (deenergized) ketika minyaknya akan dimurnikan atau diregenerasi dengan salah satu metode di atas, walaupun demikian hal di atas dapat dilaksanakan dalam keadaan berbeban jika dilakukan perlakuan khusus. Pengembangan metode regenerasi minyak transformator dalam keadaan berbeban adalah dengan filter pemindahan pemanas (thermal siphon filter) yang dihubungkan dengan tangki minyak transformator. Filter ini diisi dengan absorben sebanyak 1% dari berat minyak transformator. e. Pengukuran Konduktivitas Arus Searah Minyak Transformator Konduktivitas minyak (k) sangat tergantung pada kuat medan, suhu dan pengotoran. Nilai konduktivitas diakibatkan oleh pergerakan ion. Pengukuran k dapat menunjukkan tingkat kemurnian minyak transformator. Penguraian pengotor elektrolitik menghasilkan ion positif dan negatif. Untuk satu jenis ion dengan muatan q1 dengan rapat ion n1 maka kontribusi rapat arus ditimbulkan pada kuat medan E yang tidak terlalu tinggi adalah: S1= q1n1v1 (2-1) S1 = q1n1E (2-2) v1 dan n1 adalah kecepatan dan mobilitas ion. Mobilitas ion akan bernilai konstan hanya jika berlaku hukum Ohm. Jika terdapat kuat medan tertentu dalam medan dielektrik, maka akan berlangsung mekanisme kompensasi yang menyeimbangkan kerapatan berbagai jenis ion hingga tercapai keseimbangan antara penciptaan, rekombinasi serta kebocoran ion terdapat elektroda-elektroda. Karena mobilitas ion yang berbeda, maka mekanisme juga berlaku dengan laju yang berbeda pula sehingga nilai k merupakan fungsi waktu. Oleh karena itu dalam mengukur nilai k dianjurkan untuk menunggu beberapa saat misalnya 1 menit hingga mekanisme transient hilang. Susunan elektroda yang digunakan dalam mengukur nilai k harus dilengkapi dengan elektroda cincin pengaman untuk menghilangkan pengaruh pada bidang batas dan arus permukaan yang dibumikan secara langsung. Medan elektrik sedapat mungkin dibuat homogen. Disamping elektroda pelat umumnya digunakan elektroda silinder koaksial. Jika diterapkan tegangan U untuk medan homogen seluas A dan besar sel S maka nilai k dapat dihitung dari nilai arus I sebagai berikut: K = (LS)/U A (2-3) Arus yang terukur umumnya berkisar beberapa kiloampere. Untuk itu dapat digunakan galvanometer kumparan putar yang peka ataupun pengukur arus dengan penguat elektronik yang jauh lebih peka. f. Pengukuran Faktor Dissipasi Minyak Transformator Rugi dielektrik dari suatu isolasi dengan kapasitas C pada frekuensi jala-jala dapat dihitung dengan menggunakan faktor disipasi sebagai berikut: P diel = U2w C tan d (2-4) Besar rugi dielektrik dapat diukur dengan jembatan Schering. Kapasitas Cx dan faktor dissipasi tan d harus diukur sebagai fungsi tegangan uji U dengan menggunakan rangkaian di atas. Tegangan yang dibangkitkan oleh transformator tegangan tinggi T diukur dengan kapasitor CM dan alat ukur tegangan puncak SM. Tabung uji diparalelkan dengan kapasitor standar dengan nilai kapasitansi C2 = 28 PF. g. Tembusan jembatan serat dalam minyak isolasi Setiap bahan isolasi cair mengandung pengotor makroskopik berupa partikel serta selulosa, kapas dan lain sebagainya. Jika partikel itu menyerap embun maka akan bekerja gaya yang bergerak menuju daerah dengan kuat medan yang lebih tinggi dan mengarahkannya sesuai dengan arah medan E. Muatan dengan polaritas yang berlawanan akan diinduksikan pada ujung-ujungnya sehingga mengarah mengikuti arah medan. Keadaan ini menciptakan saluran konduktif yang menjadi panas akibat rugi resistif sehingga menguapkan embun yang terkandung dalam partikel. Tembus kemudian terjadi pada tegangan yang relatif rendah yang digambarkan sebagai tembus thermal lokal pada bagian yang cacat. h. Prosedur Pengujian Tegangan Gagal Minyak Transformator dengan Berbagai Macam Elektroda Berbagai macam elektroda yang digunakan untuk pengetesan ini dimaksudkan untuk mendapatkan hasil pengujian kegagalan minyak transformator dalam keadaan volume minyak tertekan, medan seragam dan tak seragam. 1) Pemprosesan Minyak Transformator (Oil Processing) Kekuatan dielektrik dari minyak transformator sangat dipengaruhi oleh pemprosesan dan kondisi pengujian, karena menentukan kualitas dari minyak transformator selama pengujian. Sifat minyak akan hilang melalui uap lembab, gas, ketidakmurnian, dan pengisian kedalam tangki pengujian. Kualitas minyak harus dicek secara periodik dengan oil cup tester, sehingga dapat diperoleh informasi bahwa pengurangan kekuatan elektrik dari minyak transformator diabaikan jika tangki ditutup 4 hari. Jika kekuatan dielektrik minyak menurun dari nilai awal 65 kV/25 mm sampai 55 kV/ 2.5 mm, atau jika lebih dari 4 hari setelah diisi minyak, maka minyak harus diganti. 2) Penerapan Tegangan Tegangan AC dan tegangan impuls biasanya digunakan dalam pengujian, Pengujian dengan tegangan AC dapat diperoleh dengan Steady voltage raising method dan Withstand voltage method, dengan kenaikan dari 5 sampai 10 % step, mulai 60 % dari ekspektasi breakdown voltage. Impuls voltage dibuat dengan up and down method dari 5 sampai 10 % step dari ekspektasi breakdown voltage. Probabilitas pengujian kegagalan dapat diperoleh dalam 2 cara yaitu: · Tegangan AC naik pada kegagalan dengan kecepatan konstan 3 kV/sec. Prosedur ini diulang sampai 500 kali dalam interval 1 menit. · Voltage band antara 0 sampai 100 % breakdown voltage, yang dibagai dalam beberapa level. Tegangan AC telah diaplikasi selama 1 menit 20 kali tiap level tegangan, sedangkan tegangan impuls telah diaplikasi 20 kali tiap level tegangan. 2.7.9 Pembumian bagian-bagian Instalasi Pembumian sesungguhnya sama dengan pentanahan, hanya untuk bagian-bagian instalasi tertentu yang ditanahkan digunakan istilah pembumian untuk menekankan perlunya bagian-bagian instalasi tersebut mempunyai potensial yang sama dengan bumi melalui pembumian demi keselamatan manusia. Bagian-bagian dari instalasi pusat listrik yang harus dibumikan adalah bagian-bagian yang terbuat dari logam (penghantar) dan berdekatan (hanya dipisahkan oleh isolasi listrik) dengan bagian instalasi yang bertegangan, seperti: generator, saklar-saklar, kabel, rel, dan kumparan transformator. Bagian-bagian yang perlu dibumikan, misalnya: badan (body) generator, badan transformator, kerangka besi penyangga kabel, kerangka besi penyangga rel, dan panel. Pembumian bagian-bagian instalasi tersebut di atas dilakukan dengan cara menghubungkan bagian-bagian ini dengan titik-titik pembumian dalam pusat listrik bersangkutan.Titik-titik pembumian ini dapat berupa batang besi, pelat tembaga, atau anyaman tembaga yang ditanam dalam tanah. Dengan melakukan pembumian bagian-bagian instalasi tersebut di atas, maka tegangan bagian-bagian instalasi ini akan selalu sama dengan potensial bumi sehingga apabila disentuh manusia tidak berbahaya. 2.7.10 Sistem Excitacy Gambar II.97 menunjukkan rangkaian listrik excitacy dari generator besar (di atas 50 MVA) dengan menggunakan 2 tingkat generator arus penguat (exciter). Generator penguat yang pertama, adalah generator arus searah hubungan shunt yang menghasilkan arus penguat bagi generator penguat kedua. Generator penguat (exciter) untuk generator sinkron merupakan generator utama yang diambil dayanya. Pengaturan tegangan pada generator utama dilakukan dengan mengatur besarnya arus excitacy (arus penguatan) dengan cara mengatur potensiometer atau tahanan asut. Potensiometer atau tahanan asut mengatur arus penguat generator penguat kedua menghasilkan arus penguat generator utama. Dengan cara ini arus penguat yang diatur tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus generator penguat kedua) sehingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu besar. PMT arus penguat generator utama dilengkapi tahanan yang menampung energi medan magnet generator utama karena jika dilakukan pemutusan arus penguat generator utama harus dibuang ke dalam tahanan. Sekarang banyak generator arus bolak-balik yang dilengkapi penyearah untuk menghasilkan arus searah yang dapat digunakan bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah bagi penguatan generator utama, oleh generator penguat kedua tidak memerlukan cincin geser karena. penyearah ikut berputar bersama poros generator. Cincin geser digunakan untuk menyalurkan arus dari generator penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua. Nilai arus penguatan kecil sehingga penggunaan cincin geser tidak menimbulkan masalah. Pengaturan besarnya arus penguatan generator utama dilakukan dengan pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan. Pengaturan tegangan otomatis pada awalnya berdasarkan prinsip mekanis, tetapi sekarang sudah menjadi elektronik. Perkembangan sistem excitacy pada generator sinkron dengan sistem excitacy tanpa sikat, karena sikat dapat menimbulkan loncatan api pada putaran tinggi. Untuk menghilangkan sikat digunakan dioda berputar yang dipasang pada jangkar. Gambar II.98 menunjukkan sistem exci tacy tanpa sikat. Sistem pemberian arus penguatan yang digunakan pada pembangkit besar (di atas 100 MVA). Generator penguat pertama disebut pilot exciter dan generator penguat kedua disebut main exciter (penguat utama). Main exciter adalah generator arus bolak-balik dengan kutub pada statornya. Rotor menghasilkan arus bolak-balik disearahkan dengan dioda yang berputar pada poros main exciter (satu poros dengan generator utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda berputar menjadi arus penguat generator utama. Pilot exciter pada generator arus bolak-balik dengan rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator. Tegangan bolak-balik disearahkan oleh penyearah dioda dan menghasilkan arus searah yang dialirkan ke kutub-kutub magnet y ang ada pada stator main exciter. Besar arus searah yang mengalir ke kutub main exciter diatur oleh pengatur tegangan otomatis ( automatic voltage regulator/AVR). Besarnya arus berpengaruh pada besarnya arus yang dihasilkan main exciter maka besarnya arus main exciter juga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator utama. Pada sistem excitacy tanpa sikat, permasalahan timbul jika terjadi hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor dan jika ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, hal ini harus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama dan dapat menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit. Pendeteksian kejadian pada rotor yang berputar perlu cara khusus, antara lain menggunakan cara mentransmisikan dari sesuatu yang berputar. Pada cara ini, rotor dilengkapi pengirim sinyal elektronik yang mewakili besaran tertentu, misalnya mewakili tahanan isolasi rotor. Sinyal elektronik ditangkap oleh alat pengukur di tempat yang diinginkan dan sinyal-sinyal elektronik oleh alat pengukur "diterjemahkan" menjadi sinyal yang mudah dimengerti. Sistem excitacy generator utama (main generator) harus bisa dibuka oleh pemutus tenaga (PMT). Hal ini berkaitan dengan sistem proteksi generator, misalnya apabila relai diferensial dari generator bekerja maka relai membuka PMT generator dan juga membuka PMT sistem excitacy generator. PMT yang membuka sistem penguat generator melakukan pemutusan arus yang mengalir ke medan magnet generator. Tahanan R untuk menampung energi sehingga busur listrik pada kontak-kontak PMT medan penguat dapat padam tanpa merusak kontak-kontak. 2.7.11 Sistem Pengukuran Gambar II.98 menunjukkan diagram pengukuran pada generator dan pada saluran. Besaran yang diukur pada adalah: 1. Tegangan listrik Pengukuran tegangan diperlukan untuk menjaga mutu penyediaan tenaga listrik tidak boleh terIalu rendah dan untuk menjaga jangan sampai merusak isolasi, tegangan yang diperlukan tidak boleh terIalu tinggi. 2. Arus Pengukuran arus diperlukan untuk mengamati perubahan berbagai alat, jangan sampai mengalami pembebanan lebih. 3. Daya Aktif Daya aktif diukur dalam satuan kW atau MW. Pengukuran diperlukan dalam kaitannya dengan kemampuan mesin penggerak generator dan pengaturan frekuensi. 4. Daya Reaktif Daya reaktif diukur dalam Volt Ampere Reaktif (VAR) atau Megga Volt Ampere Reactive (MVAR). Pengukuran diperlukan untuk mengetahui kemampuan generator penguat dan pengaturan tegangan. 5. Energi-Listrik Energi listrik diukur dalam kWh atau MWh. Pengukuran diperlukan untuk menyusun neraca tenaga dan berkaitan dengan pemakaian bahan bakar. 6. Sudut phasa (Cos f) Untuk mengukur besar Cos f dan mengetahui keadan lagging atau leading sehingga dapat diketahui apakah generator menghasilkan atau menyerap daya reaktif. 7. Frekuensi Diperlukan untuk memparalelkan generator dan menjaga mutu penyediaan tenaga listrik. 2.7.12 Sistem Proteksi Gangguan yang sering terjadi adalah hubung singkat antar phasa atau antara fasa dengan tanah dan keduanya. Gangguan hubung singkat dapat menimbulkan arus besar yang dapat merusak peralatan sehingga diperlukan sistem pengamanan atau sistem proteksi Arus yang mengalir ke trip coil (TC) adalah arus searah dari baterai aki. Baterai aki mempunyai peran penting pada sistem proteksi, sehingga dalam menjaga keandalan sistem proteksi baterai aki harus dipelihara dengan baik. Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadap gangguan, juga berfungsi melokalisir gangguan. Jika terjadi gangguan di suatu bagian instalasi, sistem proteksi hanya akan men-trip PMT yang berdekatan dengan gangguan dan tidak meluas. a. Prinsip kerja relai elektromekanik Pada nilai arus beban tertentu sesuai kalibrasi relai, kontak C menutup, arus mengalir kekumparan piringan (induksi) A sehingga piringan berputar menggerakkan pal D dan menutup kontak E sehingga trip coil (IC) mendapat arus dan mentrip PMT. Waktu tunda relai dilakukan dengan menyetel jarak antara pal D dengan kontak E. Pada nilai arus tertentu yang relatif besar, sesuai kalibrasi, kumparan IT menutup kontaknya dan TC langsung bekerja men-trip PMT ( relai bekerja secara instantaneous). Kontak manual trip digunakan untuk mentrip PMT secara manual, tidak melalui relai. Alat pendeteksi gangguan berupa relai. Relai memberi perintah kepada trip coil, yaitu kumparan yang apabila bekerja akan menggerakkan pembukaan pemutusan tenaga (men-trip PMT) membebaskan tegangan dari bagian instalasi yang terganggu dan arus gangguan hubung singkat yang terjadi dapat merusak peralatan telah dihilangkan. b. Relai-relai dalam sistem proteksi generator terdiri dari: 1) Relai Arus lebih Berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir pada kumparan stator generator. Arus lebih dapat terjadi pada kumparan stator generator atau dalam kumparan rotor. Arus lebih pada kumparan stator juga dapat terjadi karena beban yang berlebihan pada generator. 2) Relai Diferensial Berfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator dan harus bekerja lebih cepat daripada relai arus lebih. Prisip kerja relai diferensial adalah membandingkan arus yang masuk dan keluar dari kumparan stator generator. Jika ada selisih, berarti ada gangguan dalam kumparan stator generator dan selisih arus akan menggerakkan relai diferensial. 3) Relai gangguan hubung tanah Gangguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi. Arus gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentu cukup besar untuk dapat menggerakkan relai arus lebih, sehingga harus ada relai arus hubung tanah yang dapat mendeteksi adanya gangguan hubung tanah. Prinsip kerja relai arus hubung tanah adalah mendeteksi arus urutan nol, karena setiap gangguan hubung tanah menghasilkan arus urutan nol. Relai gangguan tanah dipasang pada rangkaian stator melalui transformator 3 phasa. Jika tidak terjadi gangguan hubung tanah, jumlah arus pada ketiga phasa transformator sama dengan 0 (nol), tapi jika ada gangguan hubung tanah jumlahnya tidak sama dengan 0 (nol) dan relai bekerja. Relai akan mendeteksi gangguan yang terjadi pada rangkaian stator generator. Untuk pendeteksian gangguan hubung tanah yang terjadi pada stator generator saja dipakai relai hubung tanah terbatas. Jumlah arus dari 3 phasa dijumlahkan lagi dengan arus yang dideteksi trafo arus pada penghantar pentanahan titik netral generator. Relai hubung tanah terbatas merupakan relai diferensial khusus untuk gangguan hubung tanah. 4) Relai rotor hubung tanah Hubung tanah pada rangkaian rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotor dengan badan rotor dan dapat menimbulkan getaran (vibrasi) berlebihan pada generator. Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka relai rotorhubung tanah pada prinsipnya merupakan relai arus lebih untuk arus searah. 5) Relai penguatan hilang Penguatan yang hilang dapat menimbulkan panas berlebihan pada kepala kumparan stator dan lemahnya sistem penguatan pada generator sinkron dan dapat menyebabkan generator menjadi lepas dari hubungan sinkron dengan generator lainnya. Dalam keadaan lepas sinkron, generator yang penguatannya lemah masih diberi kopel pemutar oleh mesin penggerak sehingga generator ini berubah menjadi generator asinkron. Akibatnya terjadi panas berlebihan pada rotor generator sinkron karena tidak direncanakan untuk beroperasi asinkron dan harus dicegah oleh relai penguatan hilang. Prinsip kerja relai ini adalah mengukur impedansi kumparan stator generator. Dalam keadaan penguatan hilang, impedansi kumparan stator akan terukur kecil dan relai penguatan hilang akan bekerja. 6) Relai tegangan lebih. Tegangan lebih dapat terjadi jika generator berbeban kemudian pemutusan tenaganya (PMTnya) trip karena salah satu atau beberapa relai bekerja. Tegangan lebih dapat merusak isolasi generator termasuk dan isolasi kabel penghubung. Harus dicegah dengan menggunakan relai tegangan lebih. Prinsip kerjanya adalah mendeteksi tegangan antar phasa melalui transformator tegangan. Apabila tegangan melampaui batas tertentu, maka relai akan men-trip PMT generator dan PMT medan penguat (magnet) generator. 2.7.13 Perlindungan Terhadap Petir Pusat pembangkit listrik umumnya dihubungkan dengan saluran udara transmisi yang menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat konsumsi tenaga listrik, yaitu gardu-gardu induk (GI). Saluran udara rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkan gelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk ke pusat pembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada lightning arrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik. Gelombang berjalan juga dapat berasal d ari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga (switching). Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET) yang besarnya di atas 350 kV, surja tegangan yang disebabkan oleh switching lebih besar dari pada surja petir. Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan transformator. Hal ini perlu karena pada petir yang merupakan gelombang berjalan menuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena transformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang pantulannya akan saling memperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini, lightning arrester harus dipasang sedekat mungkin dengan transformator. Lightning arrester bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi untuk membuang muatan listrik dari surja petir dan berhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi, dan perbandingan dua tegangan ini disebut rasio proteksi arrester. Tingkat isolasi bahan arrester harus berada di bawah tingkat isolasi bahan transformator agar apabila sampai terjadi flashover, maka flashover diharapkan terjadi pada arrester dan tidak pada transformator. Transformator merupakan bagian instalasi pusat listrik yang paling mahal dan rawan terhadap sambaran petir, selain itu jika sampai terjadi kerusakan transformator, maka daya dari pusat listrik tidak dapat sepenuhnya disalurkan dan biayanya mahal serta waktu untuk perbaikan relatif lama. Salah satu perkembangan dari lightning arrester adalah penggunaan oksida seng ZnO2 sebagai bahan yang menjadi katup atau valve arrester. Dalam menentukan rating arus arrester, sebaiknya dipelajari statistik petir setempat. MisaInya apabila statistik menunjukkan distribusi probabilitas petir yang terbesar adalah petir 15 kilo Ampere (kA), maka rating arrester diambil 15 kilo Ampere. Gambar II.103 menunjukkan konstruksi sebuah lightning arrester buatan Westinghouse yang menggunakan celah udara (air gap) di bagian atas. Arrester ini bisa dipasang pada bangunan gedung atau di dekat alat yang perlu dilindungi misalnya pada komputer. Alat yang dilindungi perlu tidak saja dilindungi terhadap sambaran petir secara langsung, tetapi juga terhadap sambaran tidak langsung yang menimbulkan induksi. 2.7.14 Proteksi Rel (Busbar) Rel (busbar) pada pusat listrik merupakan bagian instalasi yang vital, artinya apabila terjadi gangguan atau kerusakan pada rel akibatnya akan besar bagi operasi pusat listrik yang bersangkutan karena daya menjadi tidak dapat disalurkan. Apabila kejadian seperti ini terjadi pada pusat listrik yang besar dalam sistem interkoneksi, maka hal ini dapat mengganggu seluruh sistem interkoneksi. Oleh karena itu, gangguan apalagi kerusakan pada rel harus sedapat mungkin dihindarkan. Di lain pihak, rel yang keadaannya terbuka, rawan terhadap polusi debu atau uap air laut untuk pusat listrik yang terletak di tepi pantai. Pusat listrik yang besar umumnya terletak di tepi pantai karena membutuhkan air pendingin dalam jumlah yang besar dan juga memerlukan pasokan bahan bakar dalam jumlah besar di mana transportasi yang ekonomis dilakukan dengan kapal laut. Mengingat hal tersebut di atas, maka harus ada langkah-langkah proteksi/perlindungan bagi rel agar tidak terjadi gangguan, yaitu dengan: 1. Memasang kawat petir yang mempunyai sudut perlindungan yang cukup terhadap rel (kurang dari 300C). 2. Memasang lightning arrester untuk saluran udara dan transformator dengan jarak yang cukup dekat. 3. Melakukan pentanahan/ pembumian yang baik bagi semua struktur logam. 4. Memberi pagar yang rapat di sekeliling rel agar tidak ada binatang yang dapat masuk yang mungkin dapat menimbulkan gangguan, seperti: ayam, kambing, ular, dan sapi. Jika sampai terjadi gangguan pada rel, maka proteksi yang khusus memproteksi rel adalah relai busbar protection. Prinsip kerjanya seperti relai diferensial yang mengukur selisih arus yang masuk dan keluar rel (busbar). Dalam keadaan ada gangguan di rel, selisih arus nilainya 0 sehingga relai akan bekerja membuka semua PMT yang berhubungan dengan rel yang terganggu tersebut. 2.7.15 Instalasi Penerangan Bagian Vital Penerangan pada pusat pembangkit listrik sangat penting, tanpa ada penerangan, maka jalannya operasi pusat listrik akan terganggu. Sehingga harus ada langkah-langkah konkrit dan maksimal agar pasokan daya untuk instalasi penerangan sedapat mungkin tidak pernah padam. Langkah-langkah tersebut adalah: 1) Pasokan daya untuk instalasi penerangan diambil dari transformator pemakaian sendiri, bukan dari transformator unit pembangkit sehingga apabila unit pembangkit dihentikan atau mengalami gangguan, maka pasokan daya untuk instalasi penerangan tidak terganggu. 2) Menyediakan unit pembangkit darurat (bagi instalasi penerangan dan bagi keperluan lain yang vital seperti komputer untuk operasi). 3) Menyediakan instalasi listrik arus searah untuk sebagian penerangan yang sangat penting dengan menggunakan lampu arus searah. Selain pasokan daya untuk penerangan yang memerlukan pasokan handal, bagian lain yang juga memerlukan pasokan daya handal adalah komputer untuk operasi, sistem proteksi termasuk pengencangan pegas switchgear PMT. Pada PLTU harus ada pasokan listrik arus searah yang digunakan untuk input motor arus searah yang digunakan memutar poros turbin uap pada saat mulai berputar. Hal ini diperlukan apabila terjadi gangguan besar yang menyebabkan semua unit trip dan pasokan daya dari luar pusat listrik hilang dan juga akan menyebabkan berhentinya poros turbin uap yang sebelumnya berbeban (suhunya ratusan derajat Celcius) sehingga akan menjadi bengkok apabila mendingin (mengkerut) tanpa diputar. Arus searah dari baterai aki juga diperlukan untuk sarana telekomunikasi yang banyak digunakan pada saat tejadi gangguan. Oleh karena itu, sebaiknya ada unit pembangkit darurat kecil yang dapat dan perlu dioperasikan pada waktu terjadi gangguan besar, paling sedikit dapat untuk melayani keperluan di atas termasuk untuk mengisi baterai aki. 2.7.16 Instalasi Telekomunikasi Telekomunikasi merupakan sarana operasi yang sangat penting bagi pusat listrik, terutama jika pusat listrik bekerja dalam sistem interkoneksi. Sarana telekomunikasi yang biasa digunakan dalam pusat pembangkit listrik adalah: 1. Telepon umum, termasuk: Faximile, telex, dan electronic mail. 2. Power line carrier, untuk komunikasi suara dan untuk pengiriman data, termasuk untuk proteksi sistem. 3. Serat optik yang dapat mengambil alih fungsi telepon umum maupun power line carrier. Jika pusat listrik beroperasi pada sistem interkoneksi, maka komunikasi operasional antara pusat listrik dengan pusat pengatur beban (operator system) sangat penting. Jika alat supervisi sistem atau yang lazimnya disebut sebagai supervisory control and data aquisition (SCADA) dari pusat pengatur beban menggunakan komputer, maka pada pusat listrik harus ada microprocessor yang dapat berkomunikasi dengan komputer SCADA. Microprocessor ini dilengkapi dengan berbagai modem dan peripherial yang disebut remote terminal unit (RTU). RTU mencatat berbagai data dan kejadian dari pusat listrik untuk dilaporkan ke komputer SCADA yang ada di pusat pengatur beban. Pusat pengatur beban melalui komputer SCADA dapat meminta data dan informasi berbagai kejadian yang dialami pusat listrik. Pusat pengatur beban juga dapat mengirim sinyal pengaturan ke pusat listrik, misalnya sinyal untuk membuka atau menutup PMT atau sinyal untuk mengatur beban unit pembangkit dalam rangka pembagian beban yang ekonomis dan atau dalam rangka pengaturan sistem frekuensi. Power Line Carrier (PLC) adalah sistem telekomunikasi yang menggunakan saluran transmisi sebagai media pengiriman sinyal. Modulasi yang digunakan adalah amplitude modulation single side band (AMSSB) dengan frekuensi carrier (pembawa) sekitar 4,00 kilo Hertz. Prinsip keda telekomunikasi PLC ini digambarkan secara skematik oleh Gambar II.106. Hubungan sirkuit telekomunikasi dari pesawat SSB ke dalam saluran tegangan tinggi dilakukan melalui kapasitor penghubung (coupling capacitor) setelah terlebih dahulu melalui line matching unit (LMU) untuk menghasilkan daya maksimal. Untuk mencegah sinyal telekomunikasi yang berfrekuensi jauh di alas frekuensi tenaga listrik (50 Hertz) masuk ke dalam sirkuit pengukuran tenaga listrik, maka pada ujung saluran tegangan finggi di GI sebelum masuk ke alat ukur tenaga listrik dipasang kumparan yang dalam bahasa Inggris disebut wave trap. Power line carrier (PLC) umumnya mempunyai channel untuk komunikasi dan channel untuk data. Channel biasanya digunakan untuk SCADA dan intertripping relai proteksi. Remote terminal unit (RTU) seperti digambarkan oleh Gambar II.107 terdiri dari microprocessor yang dilengkapi dengan read only memory (ROM) dan random access memory (RAM). Di bagian input ada analog input yang berasal dari transformator arus dan transformator tegangan setelah terlebih dahulu melalui transducer dan analog to digital converter. Sedangkan di bagian digital input sinyal berasal dari posisi pemutus tenaga (PMT) membuka atau menutup. Di bagian output RTU ada analog output untuk mengatur posisi governor unit pembangkit. Sedangkan digital output-nya adalah untuk membuka atau menutup PMT. Hubungan antara RTU dengan komputer SCADA dilakukan melalui modem telekomunikasi yang berhubungan dengan saluran telekomunikasi. Saluran telekomunikasi dapat berupa saluran tersebut dalam butir a, b, dan c pasal ini. Teknologi terakhir cenderung menggunakan serat optik yang umumnya dimiliki perusahaan listrik dan dipasang dalam kawat petir yang ada di alas saluran transmisi. Penggunaan saluran fiber memberi keuntungan karena jumlah channel-nya dapat lebih banyak daripada saluran power line carrier. Namun akhir-akhir sedang ada riset untuk dapat memanfaatkan sistem power line carrier bagi jangkauan yang lebih luas, yaitu dapat memasuki jaringan distribusi sampai ke rumah pelanggan listrik. Jika hal ini tercapai, maka jaringan tenaga fistrik dapat juga berupa jaringan telekomunikasi dan jaringan sistem informasi. Gangguan hubung singkat disebabkan karena terjadi hubung singkat dalam satu bagian sistem. Bagian yang paling banyak mengalami gangguan adalah saluran udara. Gangguan hubung singkat menimbulkan arus hubung singkat yang besar dan harus diperhitungkan dalam merencanakan instalasi. khususnya dalam menentukan spesifikasi teknis pemutus tenaga (PMT). 2.7.17 Arus Hubung Singkat Gambar II.108 menunjukkan contoh dari sebuah PLTU yang berdiri sendiri dengan 3 unit pembangkit yang sama 3 x 80 MVA. Masing-masing unit memiliki transformator penaik tegangan ke 150 kV dengan kapasitas 80 MVA. Dari rel 150 kV ada 4 buah saluran keluar dan ada pasokan transformator pemakaian sendiri yang menurunkan tegangan ke 20 kV dan mempunyai kapasitas 25 MVA. Hubungan transformator penaik tegangan adalah A-Y (segitiga-bintang) dan transformator pemakaian sendiri adalah YY (bintang-bintang). Karena ada 3 buah generator yang paralel, maka arus hubung singkat yang melalui PMT transformator pemakaian sendiri untuk gangguan di titik adalah 3 kalinya. Perhitungan arus hubung singkat seperti di atas didasarkan atas gangguan simetris 3 phasa, karena dianggap gangguan ini yang menghasilkan arus hubung singkat terbesar. Tetapi gangguan yang paling sering terjadi adalah gangguan satu phasa ke tanah, khususnya pada saluran udara. Oleh karena itu, ada baiknya juga dilakukan pengecekan besarnya arus hubung singkat untuk gangguan satu phasa ke tanah khususnya di dekat pusat listrik besar yang transformator penaik tegangannya mempunyai titik netral yang ditanahkan secara langsung, karena dalam hal yang demikian, ada kemungkinan arus hubung singkat satu phasa ke tanah lebih besar daripada arus hubung singkat 3 phasa. Pada hari-hari libur beban sistem rendah, unit-unit pembangkit banyak yang tidak dioperasikan ada kemungkinan arus hubung singkat menjadi turun dan tidak cukup untuk mengoperasikan relai apabila terjadi gangguan. Untuk mencegah kegagalan kerja relai, bila perlu diadakan penyetelan relai untuk arus hubung singkat yang lebih rendah. Ada juga yang dipasang reaktor secara seri dengan alat tertentu, misaInya transformator untuk membatasi arus hubung singkat. Pembatasan arus hubung singkat di jaringan distribusi atau di instalasi pemakaian sendiri pusat listrik juga dapat dilakukan dengan tidak mengoperasikan paralel transformator di gardu induk (GI) atau transformator pemakaian sendiri (bila lebih dari 1) pada pusat pembangkit listrik. Spesifikasi PMT harus memperhatikan besarnya arus hubung singkat yang harus diputusnya dan juga harus memperhitungkan kemampuan thermis-nya dalam arti berapa lama PMT dapat dilalui oleh arus hubung singkat yang harus diputusnya. Hal ini berkaitan dengan penyetelan waktu tunda (time delay) relai. 2.7.18 Pengawatan Bagian Sekunder Pengawatan sekunder menggambarkan sirkuit listrik yang ada di sisi sekunder transformator arus dan transformator tegangan di sisi tegangan rendah. Arus dan tegangan yang berasal dari transformator arus dan transformator tegangan selain digunakan untuk pengukuran juga digunakan untuk mengoperasikan relai untuk guna keperluan proteksi. Relai kemudian menutup kontak-kontak dalam sirkuit arus searah dari baterai aki untuk men-trip PMT dan menyalakan lampu indikator serta membunyikan alarm. Gambar II.109 menggambarkan pengawatan sekunder dari suatu penyulang (saluran keluar) yang diproteksi oleh relai arus lebih dan relai gangguan hubung tanah. Apabila ada gangguan arus lebih, maka relai OCR bekerja dan menutup kontak KI sehingga trip coil TC bekerja men-trip PMT. Apabila timbul gangguan hubung tanah, di mana relai GFR bekerja dan menutup kontak K2. Kontak K3 digunakan untuk men-trip PMT secara manual melalui pemberian arus ke trip coil TC. Kontak K9 digunakan untuk memasukkan PMT melalui pemberian arus ke closing coil CC. Apabila PMT masuk, maka mekanisme PMT akan menutup kontak K4 untuk memungkinkan trip coil TC bekerja dan menutup kontak K5 untuk menyalakan lampu merah yang merupakan sinyal bahwa PMT masuk. Apabila PMT trip, maka keadaan kontak-kontak karena adanya hubungan mekanis dengan PMT menjadi: · Kontak K4 membuka untuk menghentikan/memutus arus yang lewat trip coil TC agar trip coil tidak terbakar. · Kontak K5 membuka untuk mematikan lampu merah. · Kontak K6 menutup untuk menyalakan lampu hijau yang merupakan sinyal bahwa PMT terbuka. · Kontak K7 menutup untuk memungkinkan closing coil CC bekerja apabila kontak K9 ditekan. Kontak K8 menutup untuk membunyikan alarm sebagai tanda bahwa PMT trip. Kontak K8 harus dapat direset, artinya dapat dibuka secara mekanis tanpa mengganggu kedudukan kontak lainnya dan setelah direset untuk mematikan alarm, posisinya harus siap bekerja kembali apabila PMT trip lagi. Kontak reset terdiri dari poros dan dua buah batang penggerak. Batang penggerak I digerakkan oleh tombol sedangkan batang penggerak 2 digerakkan oleh magnetic alarm MA yang dihubungkan seri dengan Closing Coil CC. Setiap batang penggerak mempunyai tonjolan yang akan menyeret tonjolan. T onjolan a dan c diseret oleh tonjolan batang penggerak 1. Tonjolan b dan d diseret oleh tonjolan batang penggerak 2. Uraian ini menggambarkan fungsi batang-batang penggerak, yaitu Batang penggerak 1 berfungsi menutup Kontak K10 agar siap membunyikan alarm bersamaan dengan pemasukkan PMT oleh closing coil CC magnetic alarm MA yang menggerakkan batang penggerak 1 dihubungkan seri dengan closing coil CC Batang penggerak 2 berfungsi membuka Kontak K10 dan digerakkan oleh tombol reset secara manual untuk memberhentikan alarm setelah PMT mengalami trip ataupun dibuka secara manual. Secara fisik kontak-kontak K4, K5, K6, K7, dan K8 merupakan kontak-kontak bantu PMT yang letaknya pada PMT tersebut. Sedangkan kontak-kontak lain letaknya pada panel yang cukup jauh (bisa mencapai jarak beberapa puluh meter) dari PMT. Oleh karena itu, kabel untuk pengawatan sekunder juga cukup panjang dan berkelok-kelok. Untuk mencegah terjadinya salah penyambungan, maka kabel pengawatan sekunder diberi nomor dan harus ada gambar pengawatan sekunder yang jelas. Gambar pengawatan sekunder sangat diperlukan untuk melakukan pemasangan dan pengujian relai dan PMT. Kumparan TC dan kumparan CC terletak pada PMT. Sedangkan kumparan MA berada dalam panel. Dari uraian di atas tampak bahwa keandalan pasokan arus searah sangat menentukan keberhasilan sistem proteksi. Kegagalan sistem proteksi sangat berbahaya karena arus hubung singkat yang terjadi sewaktu gangguan tidak diputus oleh PMT sehingga dapat timbul pemanasan yang berlebihan pada peralatan yang dilalui hubung singkat yang besar ini. Akibatnya alat-alat ini bisa meleleh, bahkan PMT bisa meledak dan menimbulkan kebakaran. Keandalan pasokan arus searah tidak semata-mata tergantung kepada kondisi baterai aki saja, tapi juga kondisi pengawatan sekunder yang dilalui arus searah. Tidak boleh ada kontak yang lepas dan juga tidak boleh ada hubung singkat. Karena hubung singkat kebanyakan dimulai dengan terjadinya hubung tanah terlebih dulu dan instalasi baterai aki sebaiknya ditanahkan. Dengan pentanahan ini diharapkan agar gangguan hubung tanah pada sirkuit arus searah dapat dideteksi oleh relai gangguan hubung tanah (G) atau oleh sekring lebur. Dalam praktik, pengawatan sekunder untuk arus searah dilaksanakan dengan menggunakan kabel yang menempel pada dinding panel kontrol atau panel proteksi. Pada panel yang sama mungkin juga ditempelkan pengawatan sekunder arus bolak-balik 380/220 V, misal untuk keperluan penerangan. Dalam hal demikian perlu pengawasan ekstra, jangan sampai tegangan bolak-balik yang melalui kebocoran isolasi menempel pada dinding panel akhirnya masuk ke sistem tegangan searah yang akhirnya dapat merusak baterai aki. 2.7.19 Perkembangan Isolasi Kabel 1. Kabel Tegangan Rendah. Dalam pusat listrik terdapat kabel tegangan rendah untuk menyalurkan daya dan kabel tegangan rendah untuk keperluan pengawatan sekunder dan untuk keperluan kontrol. Kabel tegangan rendah untuk penyaluran daya ada yang mempunyai luas penampang konduktor 2,5 mm2 (terbuat dari tembaga) sampai luas penampang 150 mm2 (terbuat dari tembaga ataupun aluminium) di mana yang mempunyai penampang 2,5 mm2 digunakan untuk keperluan lampu penerangan sedangkan yang mempunyai luas penampang di atas 10 mm2 (terbuat dari tembaga) digunakan untuk motor-motor listrik. Kabel aluminium dengan penampang sampai 150 mm2 umumnya digunakan sebagai kabel sisi tegangan rendah transformator pemakaian sendiri. Semua kabel penyalur daya, terutama, yang melalui tempat terbuka, harus diperhitungkan terhadap tekanan mekanis dan bila perlu diletakkan dalam saluran kabel (cable duct) atau dalam pipa. Hal ini perlu untuk memperkecil risiko kebakaran karena, hubung singkat. Kabel tegangan rendah untuk pengawatan sekunder dan kontrol umumnya dipasang dalam panel yang terlindung dan dalam saluran kabel, tidak melalui tempat terbuka. Berdasarkan pertimbangan tersebut di atas, maka isolasi kabel daya berbeda dengan isolasi kabel pengawatan sekunder maupun kabel kontrol. Dalam perkembangannya, isolasi kabel tegangan rendah dimulai dengan isolasi yang terbuat dari karet. Sekarang banyak digunakan karet buatan atau campuran karet alam d engan bahan kimia tertentu yang disebut isolasi tipe protodur. Untuk kabel daya harus ada lapisan penguat, terutama jika dipasang di dalam rumah, lapisan penguat ini biasanya lapisan PVC (Poly Vynil Chlorida) dan pelat baja. 2. Kabel tegangan tinggi. Kabel tegangan tinggi (di atas 1 kV) yang umumnya dipasang dalam tanah, pada mulanya menggunakan isolasi kertas yang diresapi minyak (oil impregnated). Untuk tegangan di atas 70 kV, digunakan minyak bertekanan sebagai isolasi. Dalam perkembangannya, banyak digunakan isolasi cross link polyethylene yang dalam praktik sering disebut sebagai isolasi XLPE. Kabel dengan isolasi XLPE sekarang telah bisa mencapai tegangan operasi 400 W. Hal-hal yang perlu diperhatikan pada pemakaian kabel berisolasi XLPE adalah isolasi XLPE tidak tahan air dan sinar matahari. Oleh karena, itu, kabel berisolasi XLPE perlu dilapisi isolasi PVC yang kedap air sebagai pelindung luarnya. Di samping itu, isolasi XLPE tidak tahan tegangan searah sebesar nilai nominal tegangan bolak-baliknya. Dengan penggunaan kabel berisolasi XLPE, proses penyambungan kabel menjadi lebih mudah dibandingkan proses penyambungan kabel berisolasi kertas dengan resapan minyak maupun dengan kabel berisolasi minyak bertekanan. Ada 4 macam teknik penyambungan kabel berisolasi XLPE, yaitu: Teknik Moulding. Kabel yang akan disambung secara mekanik dihubungkan terlebih dahulu dalam kotak sambung. Kemudian dua cairan calon isolasi dimasukkan ke dalam kotak sambung. Dua cairan setelah bercampur dalam kotak sambung akan mengeras menjadi isolasi. Teknik Premolded. Isolasi yang akan dipasang dalam kotak sambung telah dicetak terlebih dahulu. Kemudian penyambungan konduktor kabel dilakukan dalam kotak sambung dengan menuruti alur yang telah dibuat oleh isolasi tersebut di atas. Teknik panas sempit (heat shrink). Isolasi berupa bahan tipis dan fleksibel diselongsongkan pada konduktor kabel yang akan disambung. Selongsong isolasi ini kemudian d ipanasi dan setelah selesai pemanasan akan menyempit lalu mencuram konduktor kabel bersangkutan. Kemudian sambungan konduktor kabel diletakkan dalam kotak sambungan yang kedap air dan kotak sambung ini berfungsi juga sebagai pelindung mekanis. Teknik Slip-on. Konduktor kabel yang akan disambung dimasukkan ke dalam bahan isolasi yang berlubang sesuai dengan ukuran konduktor kabel, melalui proses slip-on dimasukkan secara "paksa" sehingga terjadi sambungan yang kedap air. Kotak sambung berfungsi melindungi air, merendam sambungan, dan melindungi sambungan ini terhadap tekanan mekanis. Keempat teknik tersebut di atas dapat diterapkan pada pemasangan kotak ujung kabel, yang berfungsi sebagai terminasi kabel. Kotak sambung maupun kotak ujung (terminasi) kabel berisolasi XLPE harus kedap air dan juga harus melindungi isolasi XLPE tersebut dari sinar matahari. Air dan sinar matahari dapat menimbulkan karbonisasi pada isolasi XLPE ini yang dalam bahasa Inggris disebut treeing effect , yaitu timbulnya jalur-jalur berwama hitam (karbon) dalam bahan isolasi XLPE. Kabel untuk pengawatan sekunder maupun untuk keperluan kontrol umumnya menggunakan isolasi protodur atau PVC, dan kabel ini sebaiknya diberi macam-macam warna untuk memudahkan identifikasinya yang berkaitan dengan fungsi kabel tersebut; misalnya kabel untuk tegangan digunakan kabel yang berwama hijau, dan kabel untuk arus digunakan yang berwama merah. Jika suhu ruangan tempat kabel akan dipasang, baik kabel untuk daya maupun kabel pengawatan sekunder dan kontrol, relatif tinggi (misalnya di atas 500 C), maka perlu diperhatikan spesifikasi kabel yang akan dipasang berkaitan dengan suhu tersebut. Bila perlu, gunakanlah kabel khusus yang tahan api. Gambar II.111 menunjukkan berbagai macam kabel, baik untuk penyalur daya maupun untuk pengawatan sekunder dan kontrol. Berbeda dengan kabel yang digunakan pada jaringan distribusi, kabel penyalur daya pada pusat listrik umumnya kabel satu fasa dan isolasinya dilindungi dengan lapisan PVC saja dan tidak perlu dilindungi pelat baja (steel armouring). Hal ini dapat dilakukan karena di pusat listrik kabel diletakkan dalam saluran kabel yang secara mekanis telah melindungi kabel bersangkutan terhadap benturan mekanis. Pemilihan kabel satu fasa adalah dari pertimbangan fleksibilitas pemasangan, karena jalannya kabel dalam pusat listrik dan dari generator ke rel banyak melalui tikungan bahkan pada tempat-tempat tertentu perlu dimasukkan ke dalam pipa sebagai pelindung mekanisnya di bagian luar saluran kabel. Pada jaringan distribusi yang ditanam dalam tanah, kabel yang tidak banyak melalui tikungan tajam, sehingga ditanam langsung dalam tanah, tanpa saluran dan karenanya kabel yang cocok dipakai adalah kabel tiga fasa tetapi dengan pelindung mekanis berupa pelat baja selain lapisan PVC yang kedap air. Keadaan ini dapat mengganggu seluruh sistem, terutama jika menyangkut generator yang besar dayanya bagi sistem. Selain itu, keadaan asinkron akan menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada Gambar II.111 Berbagai macam kabel, baik untuk penyalur daya maupun untuk pengawatan sekunder dan kontrol rotor generator sinkron sebagai akibat timbulnya arus pusar yang berlebihan yang merupakan hasil induksi medan putar stator yang tidak sinkron terhadap rotor. Karena keadaan asinkron tidak dikehendaki, maka lanjutan dari busur lingkaran BC "dipatahkan" menjadi lengkung CD. Besar tekanan gas hidrogen, makin besar efek pendinginannya sehingga dapat digunakan arus penguat yang lebih besar. Hal ini ditunjukkan oleh lengkung yang memungkinkan pembangkitan daya reaktif yang lebih besar. 2.7.20 Generator Asinkron Pada PLTA dengan daya relatif kecil (kurang dari 1% terhadap daya yang dibangkitkan sistem) seringkali digunakan generator asinkron, yaitu motor asinkron yang dimasukkan ke dalam sistem kemudian diputar oleh air sehingga motor asinkron ini berputar lebih cepat daripada putaran sinkronnya (mempunyai nilai slip). Pengoperasian ini tidak memerlukan proses sinkronisasi sehingga memudahkan otomatisasi, dapat dari jauh, dan tidak memerlukan operator (tidak dijaga). Jika ada gangguan, relai pengaman akan men-trip PMT generator dan memberhentikan turbin airnya. Apa yang terjadi dapat dilihat dari jauh ( remote). Setelah dicek dan aman, PLTA dapat dioperasikan kembali dari jauh maupun dekat (setempat). Generator dijadikan motor Start pada Turbin Gas Untuk men-start turbin gas diperlukan daya mekanis untuk memutar poros turbin dan juga poros dari generator agar didapatkan udara bertekanan yang akan dicampur dengan bahan bakar dalam ruang bakar yang selanjutnya akan dinyalakan agar menghasilkan gas hasil pembakaran penggerak turbin sehingga akhirnya mekanis yang diperlukan untuk men-start turbin tersebut di atas bisa berasal dari mesin diesel yang akan menggunakan baterai aki atau dari motor listrik yang disediakan kbusus untuk start juga pabrik yang mendesain turbin gas yang menggunakan generator utamanya sebagai motor start. Contoh adalah PLTGU buatan Siemens yang diagram satu garisnya adalah seperti ditunjukkan oleh generator utama memberikan dayanya kepada rel 150 W. Rel 6,6 kV adalah rel untuk alat-alat bantu penggerak pompa air pendingin dan motor pengisi air ketel. Rel 400 Volt adalah rel untuk sebagai alat bantu seperti: excitacy statis yang diperlukan sewaktu start, adalah frekuensi statis yang diperlukan untuk men-start generator sebagai motor start, men-start turbin gas dengan cara menjadikan generator sebagai motor start, generator tersebut dengan kumparan asinkron kemudian di-start sebagai motor asinkron. Pada proses start ini, diberi pasokan 400 volt dengan frekuensi rendah yang diatur oleh SFC. Setelah generator ini dari motor asinkron, frekuensinya secara bertahap dinaikkan sehingga putaran generator terus mendekati putaran sinkron kemudian diberi penguatan oleh SEE sehingga generator ini untuk paralel dengan sistem. Setelah generator ini paralel dengan sistem, langkah selanjutnya adalah menghidupkan pararel tersebut di atas, harus dijaga agar tegangan 150 kV tidak bertabrakan dengan yang dapat dilakukan dengan membuka PMT No. 1 terlebih dahulu sebelum PMT No. 2 1. Rekaman Kerja PMT Pada hasil rekaman didapat butir-butir data dan gambar-gambar rekaman dan tanggal serta jam (pukul) rekaman dilakukan. Seperti yang terl ihat pada Gambar II.114, perekaman didapatkan pada, tanggal 19 Juli 2002 pukul 19.46. Data dan gambar yang didapat adalah: 1. Test ldentification Data Data yang menyangkut pembuat rekaman kerja PMT dan operator tidak ditampilkan di sini, dengan harapan tidak melanggar etika bisnis. 2. Test Configuration Data Trigger (Pemicu): Operation, artinya hal ini dilakukan oleh alat perekam ini dengan diprogram terlebih dahulu. Record Length: 800 miliseconds. Artinya alat perekam ini bisa melakukan perekaman selama 800 milidetik. Rebound Time: 2 miliseconds. Rebound Time adalah waktu antara. berhentinya (menjadi nolnya) arus dalam closing coil (dalam Gambar II.114 ditunjukkan dengan Ic yang menjadi nol) saat menutupnya kontak utama PMT, yaitu C3. Dalam kontak utama yang pertama masuk adalah C3, ditunjukkan oleh garis tebal. Ic adalah arus dari closing coil dan 10 adalah arus dari trip coil, dan auxiliary contacts; misalnya kontak K5 dan kontak K6 untuk menyalakan lampu sinyal merah dan lampu sinyal hijau). 3. Timing Semua pengukuran waktu dinyatakan dalam milidetik. Ada tabel waktu dari hasil rekaman yang disusun untuk kerjanya ketiga buah kontak utama (dalam milidetik): 4. Arus Kumparan (arus searah) 5. Tahanan Kontak 6. Grafik-grafik Alat perekam kerja PMT ini harus dihubungkan ke closing coil, trip coil, serta kontak-kontak bantu PMT dengan memperhatikan pengawatan sekunder PMT. Hasil rekaman kerja PMT ini harus dianalisis dengan mengacu pada buku petunjuk pemeliharaan PMT bersangkutan. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah: a. Waktu pembukaan PMT harus secepat mungkin, yaitu sekitar 3 cycle atau 60 milidetik, untuk sistem dengan frekuensi 50 Hz. Dari grafik Gambar II.114, tampak waktu pembukaan PMT adalah kira-kira 50 milidetik, yaitu sejak timbul 10 ( arus trip coil) sampai PMT membuka (garis tebal terputus). b. Keserempakan pembukaan ketiga kontak utama; apabila tidak serempak besar kemungkinan ada bagian kontak yang pembukaannya terlambat akibat telah mengalami keausan yang berlebihan Pentanahan Dalam sebuah instalasi listrik ada empat bagian yang harus ditanahkan atau sering juga disebut dibumikan. Empat bagian dari instalasi listrik ini adalah: a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi manusia yang menyentuhnya. b. Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar. Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi, maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi. Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah. Dalam praktik, diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atas tidak melebihi 4 ohm. Secara teoretis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol karena luas penampang bumi tak terhingga. Tetapi kenyataannya tidak demikian, artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol. Hal ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di mana alat tersebut dipasang (dalam tanah). Alat untuk melakukan pentanahan ditunjukkan oleh Gambar II.115. Batang pentanahan tunggal (single grounding rod). Batang pentanahan ganda (multiple grounding rod). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang dihubungkan paralel. Anyaman pentanahan (grounding mesh), merupakan anyaman kawat tembaga. Pelat pentanahan (grounding plate), yaitu pelat tembaga. Tahanan pentanahan selain ditimbulkan oleh tahanan kontak tersebut di atas juga ditimbulkan oleh tahanan sambungan antara alat pentanahan dengan kawat penghubungnya. Unsur lain yang menjadi bagian dari tahanan pentanahan adalah tahanan dari tanah yang ada di sekitar alat pentanahan yang menghambat aliran muatan listrik (arus listrik) yang keluar dari alat pentanahan tersebut. Arus listrik yang keluar dari alat pentanahan ini menghadapi bagian-bagian tanah yang berbeda tahanan jenisnya. Untuk jenis tanah yang sama, tahanan jenisnya dipengaruhi oleh kedalamannya. Makin dalam letaknya, umumnya makin kecil tahanan jenisnya, karena komposisinya makin padat dan umumnya juga lebih basah. Oleh karena itu, dalam memasang batang pentanahan, makin dalam pemasangannya akan makin baik hasilnya dalam arti akan didapat tahanan pentanahan yang makin rendah. Tabel II.2 Tahanan jenis berbagai macam tanah serta tahanan pentanahan Tampak bahwa makin dalam letaknya di dalam tanah sampai kedalaman yang sama dengan kedalaman batang pentanahan, dan lingkaran pengaruh ini makin dekat dengan batang pentanahan. Hal ini disebabkan oleh adanya variasi jenis tanah seperti tersebut di atas. Tabel II.2 menunjukkan tahanan jenis berbagai macam tanah serta tahanan pentanahan dengan berbagai aman dan apabila digunakan pita pentanahan (grounding strip) dengan berbagai ukuran panjang. Untuk memperoleh tahanan pentanahan di humus lembab batang pentanahannya dipancang sedalam 5 m tetapi bila di pasir kering kedalamannya harus 165 m. Cara mengukur tahanan tanah secara umum adalah seperti yang ditunjukkan oleh Gambar II.118. Pada ini tampak batang pentanahan yang akadiukur tahanan pentanahannya ditanam paling kiri. Paling kanan adalah batang pembantu untuk menyuntikkan arus dari alat pengukur tahanan pentanahan. Arus kemudian mengalir kembali ke alat pengukur melalui batang pentanahan dan kabel warna biru (paling kiri). Pengukuran dilakukan pada konduktor yang menghubungkan batang pentanahan dengan alat yang ditanahkan oleh batang harus dilepas. Alat pengukur ini mengukur tegangan antara batang pembantu yang ada di tengah dan batang pentanahan. Selanjutnya alat pengukur ini akan menghitung tahanan pentanahan menurut hukum Ohm. Pembukaan dan penutupan saklar rangkaian listrik bisa dilakukan dengan pulsa digital karena hanya memerlukan dua macam posisi, yaitu membuka atau menutup. Tetapi pembukaan dan penutupan sudu jalan dari air yang dilakukan melalui pengaturan sekunder governor memerlukan gerakan analog sehingga didapat pengaturan yang halus. Kontrol otomatis secara. penuh (full automatic control) telah banyak dilakukan pada PLTA dan PLTG. PLTA dioperasikan secara otomatis dari jarak jauh (remote) dengan menekan tombol start-stop saja bahkan dengan tombol untuk mengatur daya yang dibangkitkan. Dari segi perangkat lunak (software) umumnya instalasi kontrol dari pusat listrik dilengkapi dengan program sebagai berikut: a. Data Acquisition Program ini menyelenggarakan pengumpulan dan penyajian data dan inforimasi yang diinginkan. b. Threshold Values Program ini mengatur pemberian peringatan (warning) apabila ada besaran yang melampaui nilai batas yang diperbolehkan. c. Fault Recording Program ini mencatat kejadian-kejadian yang tidak normal (gangguan) dan memberikan analisisnya. Program ini mencatat besaran-besaran tertentu yang berkaitan dengan pemeliharaan, misalnya getaran dan suhu bantalan kemudian menganalisis data ini dan selanjutnya memberikan rekomendasi mengenai langkah pemeliharaan yang harus dilakukan. e. Program Interupsi Program interupsi memberikan prioritas untuk melakukan interupsi terhadap proses pengambilan data karena ada hal yang urgent yang perlu segera diberitahukan operator, misalnya kalau ada gangguan. f. Program Automatic Control Yaitu program untuk mengatur secara. otomatis besaran besaran tertentu misalnya mengatur tekanan dan suhu uap pada PLTU. Program untuk start dan stop secara otomatis serta pengaturan dayanya. Instalasi kontrol juga berinteraksi dengan instalasi proteksi. Misalnya jika PMT generator pada PLTU trip relai diferensial yang bekerja, instalasi kontrol bersangkutan diberi tahu oleh instalasi proteksi kejadian ini, kemudian instalasi kontrol ini melakukan langkah-langkah pengaturan. yang diperlukan, program automatic control yang ada padanya (udara tekan) dari sebuah PLTD. Katup satu arah bisa dibuka oleh elektromagnet yang mendapat arus searah dari baterai. Jika suatu terdiri atas beberapa unit maka banyaknya katup start dan katup emergency adalah sama dengan jumlah magnet yang membuka katup emergency stop diperintah oleh relai-relai yang dikehendaki oleh sistem proteksi misalnya oleh relai diferensial, relai tekanan minyak pelumas rendah dan relai suhu air pendingin tinggi. Sedangkan katup start dibuka oleh elektromagnet yang ada kaitannya dengan tombol start atau handel start dari mesin diesel. Dalam praktik setiap botol angin atau reservoir udara tekan harus dilengkapi katup pengaman dan katup pembuang kandungan uap air udara yang mengembun di dalam botol angin atau reservoir udara tekan tersebut. Pada PLTA dan PLTU yang kapasitasnya umumnya lebih besar dari pada PLTD diperlukan pengaturan daya yang dibangkitkan melalui pengaturan katup air dari turbin air atau pengaturan katup (throttle) uap dari turbin uap yang membutuhkan gaya yang besar. Pengaturan ini dikomando oleh governor, tetapi governor adalah relatif kecil, maka gaya komando (perintah) yang keluar dari governor ini perlu diperkuat melalui suatu amplifier mekanis untuk bisa mengatur katup air atau katup uap seperti tersebut di atas. Amplifier mekanis ini dilakukan melalui sistem hidrolik. Amplifier mekanis ini analog dengan tabung trioda atau transistor. Gaya komando (arus basis) memodulasi minyak bertekanan (tegangan pasokan V) menjadi tekanan tinggi (tegangan emiter) untuk menghasilkan daya yang besar untuk menggerakkan katup (beban). Pada sistem kontrol hidraulik perlu diingat bahwa minyak (cairan) adalah tidak kompresibel, artinya tidak bisa mampat atau mengembang seperti halnya udara pada sistem pneumatik. Dalam praktik servomotor dilengkapi dengan dashpot yang berfungsi sebagai peredam untuk mencegah terjadinya osilasi. Untuk membatasi jumlah minyak yang diperlukan dalam sistem kontrol hidraulik, reservoir minyak beserta bak minyak diusahakan letaknya berdekatan dengan turbin yang akan diatur katupnya. Pengaturan katup turbin seperti uraian di atas, yang memerlukan gaya mekanik besar dan kontinu, cocok dilakukan memakai sistem pengaturan hidrolik. Katup-katup yang jarang dibuka atau ditutup dan tidak memerlukan pengaturan, dapat dibuka atau ditutup dengan memakai motor listrik yang dikomando dari ruang kontrol (control room), generator, sistem excitacy, susunan rel, saklar-saklar, pengatur regangan otomatis, governor, sistem proteksi dan pentanahan bagian-bagian Instalasi. BAB III PEMBAHASAN 3.1 Masalah Utama dalam Pembangkitan Tenaga Listrik Proses pembangkitan energi listrik pada prinsipnya merupakan konversi energi primer menjadi energi mekanik yang berfungsi sebagai penggerak dan penggerak tersebut (energi mekanik) dikonversi oleh generator listrik menjadi tenaga listrik. Pada proses konversi tersebut pasti timbul masalah-masalah. Masalah yang timbul pada poses konversi energi tersebut diantaranya adalah: 1. Penyediaan Energi Primer Energi primer untuk pusat pembangkit listrik thermal berupa bahan bakar. Penyediaan bahan bakar harus optimal, meliputi: pengadaan bahan bakar, transportasi bahan bakar, dan penyimpanan bahan bakar serta faktor keamanan dari resiko terjadinya kebakaran karena kebakaran dapat diakibatkan oleh faktor kelalaian manusia dalam menyimpan bahan bakar maupun akibat terjadinya reaksi kimia dari bahan bakar itu sendiri Energi primer pada PLTA adalah air, proses pengadaanya dapat berasal asli dari alam dan dapat berasal dari sungai-sungai dan air hujan yang ditampung pada waduk atau bendungan. Pada PLTA, diperlukan daerah konservasi hutan pada daerah aliran sungai (DAS) agar supaya hutan berfungsi sebagai penyimpan air sehingga tidak timbul banjir di musim hujan dan sebaliknya tidak terjadi kekeringan pada saat musim kemarau. 2. Penyediaan air untuk keperluan pendingin Kebutuhan terpenuhinya penyediaan air pendingin khususnya pada pusat pembangkit listrik thermal, sangat penting keperadaannya seperti pada PLTU dan PLTD. Sedangkan pada PLTG kebutuhan air untuk keperluan pendinginan tidak memerlukan air pendingin yang banyak. PLTU dan PLTD dengan daya terpasang melebihi 25 MW banyak yang dibangun di daerah pantai karena membutuhkan air pendingin dalam jumlah besar sehingga PLTU dan PLTD dapat menggunakan air laut sebagai bahan untuk keperluan air pendingin. Pada unit-unit PLTD yang kecil, atau di bawah 3 MW, proses pendinginannya dapat menggunakan udara yang berasal dari radiator. 3. Masalah Limbah Pusat Listrik Tenaga Uap yang menggunakan bahan bakar batu bara, menghasilkan limbah abu batu bara d an asap yang mengandung gas S02, C02, dan NO. Semua PLTU menghasilkan limbah bahan kimia dari air ketel (blow down). Pada PLTD dan PLTG menghasilkan limbah yang berupa minyak pelumas. PLTA tidak menghasilkan limbah, tetapi limbah yang berasal dari masyarakat yang masuk ke sungai sering menimbulkan gangguan pada PLTA. 4. Masalah Kebisingan Pada pusat listrik thermal dapat menimbulkan suara keras yang merupakan kebisingan bagi masyarakat yang tinggal di sekitarnya, sehingga tingkat kebisingan yang ditimbulkan harus dijaga supaya tidak melampaui standar kebisingan yang ditetapkan. 5. Operasi Operasi pusat pembangkit listrik sebagian besar 24 jam sehari. Selain itu biaya penyediaan tenaga listrik sebagian besar (±60%) untuk operasi pusat pembangkit listrik, khususnya untuk pengadaan bahan bakar, sehingga perlu dilakukan operasi pusat pembangkit listrik yang efisien. Apabila pusat pembangkit listrik beroperasi dalam sistem interkoneksi, (yaitu pusat listrik yang beroperasi paralel dengan pusat-pusat pembangkit listrik lain melalui saluran transmisi), maka pusat pembangkit listrik harus mengikuti dan memenuhi pola operasi sistem interkoneksi. 6. Gangguan dan Kerusakan Gangguan adalah peristiwa yang menyebabkan Pemutus Tenaga (PMT) membuka ( trip) di luar kehendak operator sehingga terjadi pemutusan pasokan tenaga listrik. Gangguan sesungguhnya adalah peristiwa hubung singkat yang penyebabnya kebanyakan petir dan tanaman. Gangguan dapat juga disebabkan karena kerusakan alat, sebaliknya gangguan yang disebabkan peti yang terjadi berkali-kali akhirnya dapat mengakibatkan alat (misalnya transformator) menjadi rusak. 7. Pengembangan Pembangkit Pada umumnya, pusat listrik yang berdiri sendiri maupun yang ada dalam sistem interkoneksi memerlukan pengembangan. Hal ini disebabkan karena beban yang dihadapi terus bertambah, sedangkan di lain pihak unit pembangkit yang ada menjadi semakin tua dan perlu dikeluarkan dari operasi. Jika gedung pusat listrik yang ada masih memungkinkan untuk penambahan unit pembangkit, maka pengembangan pembangkitan dapat dilakukan dengan menambah unit pembangkit dalam gedung pusat listrik yang telah ada tersebut. Tetapi jika tidak ada lagi kemungkinan memperluas gedung pusat listrik yang ada, maka harus dibangun pusat listrik yang baru. Pengembangan pembangkitan khususnya dalam sistem interkoneksi, selain harus memperhatikan masalah gangguan dan kerusakan juga harus memperhatikan masalah saluran transmisi dalam sistem. 8. Perkembangan Teknologi Pembangkitan Perkembangan teknologi pembangkitan umumnya mengarah pada perbaikan efisiensi dan penerapan teknik konversi energi yang baru dan penurunan bahan bakar baru. Perkembangan ini meliputi segi perangkat keras (hardware) seperti komputerisasi dan juga perangkat lunak (software) seperti pengembangan model-model matematika untuk optimasi. 3.2 Analisis Kegagalan Minyak Transformator Beberapa faktor yang mempengaruhi kekuatan dielektrik minyak transformator antara lain fenomena stabilisasi, perawatan sebelum penggunaan minyak dan elektroda, pengaruh kecepatan minyak, pengaruh kapasitas paralel terhadap sel pengujian, dan pengaruh daerah elektroda dan jarak celah. 1) Peralatan percobaan Untuk memahami analisis yang dilakukan terlebih dahulu meninjau sekilas tentang prosedur dan alat percobaan yang dipakai dalam kegagalan minyak transformator. Ada 3 jenis elektroda yang sering digunakan dalam percobaan yaitu Elektroda baja yang ringan dan kecil (berdiameter 10 mm), Elektroda kuningan–Bruce profil dengan luas daerah yang datar dan elektroda baja silindris koaksial dengan jarak celah dalam rentang yang lebar. 2) Prosedur pembersihan Persiapan elektroda pertama-tama adalah pencucian dengan trichloroethylene, penggosongan permukaan secara standar dengan 1000 grade kertas silikon karbid, kemudian dicuci dalam campuran air panas dan larutan sabun, pengeringan dan pemindahan debu dengan karet busa sintetis, pembilasan dengan air panas dan air suling. Elektroda dikeringkan dalam k abinet berlainan udara yang bersekat-sekat dan akhirnya digosok dengan tissue kain tiras lensa dengan memakai acetone setelah itu memakai trichloroethylene. Sisa sambungan elektroda dicuci dengan air panas dan larutan sabun dan dibilas sesuai dengan prosedur diatas tiap kali setelah pengujian 3) Pengujian Elektrik Semua pengujian dilakukan dengan gelombang sinus tegangan Ac dengan frekuensi 5 Hz. Tegangan yang diberikan dinaikan secara seragam dalam semua pengujian dengan harga rata-rata 2 kV/detik. Sebuah CB dihubungkan ke sisi primer transformator dengan tujuan untuk memutus arus gangguan yang jika arus gangguan dibiarkan terlalu lama akan mengakibatkan karbonisasi dan akan melubangi 3.3 Pemeriksaan Transformator Pemeriksaan transformator tenaga dilaksanakan tahunan dalam keadaan tidak beroperasi. Komponen dan cara pemeriksaan transformator tenaga ditunjukkan pada Tabel II.1 di bawah ini: Tabel II.1 Komponen dan cara pemeriksaan transformator tenaga 3.4 Pemeliharaan Umum Pemeliharaan bertujuan mempertahankan efisiensi, keandalan, dan umur ekonomis. Dalam perkembangannya, pemeliharaan dilaksanakan sebagai berikut: 1. Pemeliharaan rutin bila ada gangguan atau kerusakan. Cara ini masih dapat digunakan terhadap alat yang peranannya dalam operasi tidak penting. 2. Pemeliharaan periodik. Pemeliharaan dilakukan berdasarkan jangka waktu tertentu berdasarkan buku petunjuk pabrik atau statistik kerusakan atau statistik gangguan. 3. Pemeliharaan prediktif (predictive maintenance). Cara ini sekarang banyak dikembangkan. Cara ini dilakukan berdasarkan pengamatan beberapa data kemudian dilakukan analisis atas data ini untuk menentukan kapan perlu dilakukan pemeriksaan atau pemeliharaan suatu. alat. Data yang digunakan untuk analisis pemeliharaan prediktif adalah: a. Tahanan isolasi. b. Getaran poros. c. Suhu kumparan dan suhu bantalan. d. Kandungan kotoran (impurities) pada minyak isolasi (minyak transformator, minyak PMT). e. Hasil pengamatan dengan sinar inframerah. f. Hasil pengamatan dengan sinar ultraviolet yang dapat mendeteksi adanya kotoran dan partial discharge. g. Khusus untuk pemeliharaan ptediktif pada transformator diperlukan tambahan dari hasil pengamatan Saat ini sedang dikembangkan berbagai "self diagnostic" program yang banyak digunakan untuk pemeliharaan prediktif 4. Bagian Instalasi yang Harus dipelihara Bagian-bagian instalasi yang harus dipelihara agar kontinuitas suplai listrik tenaga, yaitu generator, motor listrik, transformator, pemutus tenaga, baterai aki, titik pentanahan, dan sistem proteksi. a) Generator. Generator yang tidak mempunyai sistem pendinginan tertutup banyak mendapat debu yang menempel pada isolasi stator maupun rotor. Apalagi bila lingkungannya basah, tahanan isolasinya dapat cepat turun, terutama bila generator tersebut sering berhenti sehingga tidak terjadi pemanasan. Untuk itu, isolasi stator dan rotor perlu diukur dan jika hasilnya terlalu rendah, maka perlu dilakukan pembersihan isolasi. Generator yang pendinginannya dengan udara, atau gas hidrogen tetapi tertutup melalui penukar panas, maka selain isolasi stator dan rotor diukur tahanannya, juga suhu udara atau suhu gas hidrogen perlu diukur dan penukar panasnya perlu dibersihkan. b) Motor listrik. Persoalannya sama dengan generator yang pendinginannya dengan udara. sirkuit terbuka. c) Transformator. Selain isolasi kumparan juga kekotoran minyak perlu diperiksa dan juga kandungan air dan kandungan asamnya. d) Pemutus tenaga dan saklar-saklar. Kualitas media isolasinya perlu diperiksa, bila perlu, media isolasinya ditambah atau diganti. Selain kontaknya perlu diperiksa apakah masih serempak dan apakah ada gerakan kontak rusak. e) Baterai aki. Tegangan setiap sel perlu diperiksa untuk mengetahui ada tidaknya sel yang rusak, jika perlu dilakukan penggantian. Kualitas elektrolitnya juga perlu dicek, bila perlu dilakukan penambahan atau penggantian. f) Semua kontak sambungan. Kontak sambungan dari semua bagian instalasi listrik perlu diperiksa termasuk dari peralatan tersebut di atas karena kontak sambungan merupakan kelemahan instalasi listrik. Pemeriksaan dapat dilakukan dengan sinar inframerah. g) Titik pentanahan. Semua titik pentanahan dalam instalasi listrik perlu dijaga agar tahanannya tidak melebihi 4 ohm. Hal ini diperlukan demi keselamatan manusia yang ada di sekitar instalasi listrik. h) Sistem proteksi. Sistem proteksi, khususnya relai-relai, perlu dicek dan dijaga agar berfungsi secara benar. i) Sambungan listrik. Dalam instalasi listrik, sambungan listrik merupakan salah satu titik lemah (sering menjadi sumber gangguan). Sambungan listrik dibagi menjadi 2 kategori, yaitu: a. Sambungan antara saluran dengan sebuah alat, misalnya antara kabel dengan motor listrik. b. Sambungan antara saluran dengan saluran, misalnya antara. kabel dengan kabel, atau antara saluran udara, dengan saluran udara. Pada sambungan kategori (a) antara saluran dengan suatu alat (misalnya sambungan kabel dengan motor listrik) umumnya dilakukan dengan menggunakan sepatu kabel pada ujung kabel yang kemudian dijepit pada klem motor berupa baut dan mur penjepit. Sambungan ini harus secara periodik dikontrol dan bila perlu dibersihkan serta. dikeraskan kembali agar kontak sambungannya tetap baik, jangan sampai kontaknya kendur dan menimbulkan gangguan. Pada sambungan antara saluran dengan saluran, (misalnya antara kabel dengan kabel) umumnya dilakukan dengan menggunakan pipa penyambung (jointing sleeve). Pada sambungan tegangan rendah, pipa penyambung ini kemudian cukup dibalut dengan pita isolasi dan diletakkan dalam kotak sambungan. Tetapi untuk sambungan antara 2 kabel tegangan tinggi, misalnya antara dua ujung kabel 20 kV, penyambungan memerlukan keahlian yang lebih tinggi. Pekerjaan ini harus dilakukan oleh petugas yang dilatih khusus untuk mengerjakan penyambungan kabel tegangan tinggi yang dalam bahasa Inggris disebut cable jointer. Pekerjaan penyambungan kabel tegangan tinggi memerlukan ketelitian dan kebersihan dalam pelaksanaannya. Pada saluran listrik yang terbuka, baik tegangan rendah maupun tegangan tinggi, penyambungan atau pencabangan umumnya dilakukan dengan klem khusus. Klem ini ada yang menggunakan cara pengikatan dengan mur dan baut, ada pula yang menggunakan cara penjepitan dengan tekanan yang dalam bahasa Inggris disebut compression joint. Dalam instalasi listrik banyak digunakan peralatan terutama konduktor yang dibuat dari tembaga maupun dari aluminium, tetapi tembaga lebih berat daripada aluminium, begitu pula harganya umumnya lebih mahal daripada aluminium. Oleh karena itu, tidak dapat dihindarkan terjadinya pertemuan/ penyambungan konduktor atau terminal alat yang terbuat dari tembaga dengan konduktor yang terbuat dari aluminium. Titik temu atau titik sambung antara tembaga dengan aluminium harus diperhatikan secara khusus karena bila disambung tanpa alat khusus, sambungan ini akan mengalami korosi dan akhimya menimbulkan gangguan. Penyambungan ini harus dilakukan dengan menggunakan klem khusus yang disebut klem bimetal. Di jaringan tegangan rendah, penyambungan konduktor tembaga dengan konduktor aluminium sering dilakukan dengan menggunakan klem aluminium yang ditutup dengan tutup gemuk (grease) pencegah korosi, kemudian ditutup dengan tutup plastik untuk mencegah gemuk tersebut hilang akibat siraman air hujan. 3.5 Masalah Operasi pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap 1. Konversi Energi Dalam PLTU, energi primer yang dikonversikan menjadi energi listrik adalah bahan bakar. Baban bakar yang digunakan dapat berupa batubara (padat), minyak (cair), atau gas. Ada kalanya PLTU menggunakan kombinasi beberapa macam bahan bakar. Konversi energi tingkat pertama yang berlangsung dalam PLTU adalah konversi energi primer menjadi energi panas (kalor). Hal ini dilakukan dalam ruang bakar dari ketel uap PLTU. Energi panas ini kemudian dipindahkan ke dalam air yang ada dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap yang dikumpulkan dalam drum dari ketel. Uap dari drum ketel dialirkan ke turbin uap. Dalam turbin uap, energi uap dikonversikan menjadi energi mekanis penggerak generator, dan akhirnya energi mekanik dari turbin uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. Secara skematis, proses tersebut di atas digambarkan oleh Gambar III.19 Gambar III.19 menggambarkan siklus uap dan air yang berlangsung dalam PLTU, yang dayanya relatif besar, di atas 200 MW. Untuk PLTU ukuran ini, PLTU umumnyamemiliki pemanas ulang dan pemanas awal serta mempunyai 3 turbin yaitu turbin tekanan tinggi, turbin tekanan menengah, dan turbin tekanan rendah. Bagian yang menggambarkan sirkuit pengolahan untuk suplai dihilangkan untuk penyederhanaan sedangkan suplai air diperlukan karena adanya kebocoran uap pada sambungan-sambungan pipa uap dan adanya blow down air dari drum ketel. Air dipompakan ke dalam drum dan selanjutnya mengalir ke pipa-pipa air yang merupakan dinding yang mengelilingi ruang bakar ketel. Ke dalam ruang bakar ketel disemprotkan bahan bakar dan udara pembakaran. Bahan bakar yang dicampur udara ini dinyalakan dalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran dalam ruang. Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar mengubah energi kimia yang terkandung dalam bahan bakar menjadi energi panas (kalor). Energi panas hasil pembakaran ini dipindahkan ke air yang ada dalam pipa air melalui proses radiasi, konduksi, dan konveksi. Untuk setiap macam bahan bakar, komposisi perpindahan panas berbeda, misalnya bahan bakar minyak banyak memindahkan kalori hasil pembakarannya melalui radiasi dibandingkan bahan bakar lainnya. Untuk melaksanakan pembakaran diperlukan oksigen yang diambil dari udara. Oleh karena itu, diperlukan pasokan udara yang cukup dalam ruang bakar. Untuk keperluan memasok udara dalam ruang bakar, diperlukan kipas (ventilator) tekan dan kipas isap yang dipasang masing-masing pada ujung masuk udara ke ruang bakar dan pada ujung keluar udara dari ruang bakar. Gas hasil pembakaran dalam ruang bakar setelah setelah diberi “kesempatan” memindahkan energi panasnya ke air yang ada di dalam pipa air ketel, dialirkan melalui saluran pembuangan gas buang untuk selanjutnya dibuang ke udara melalui cerobong. Gas buang sisa pembakaran ini masih mengandung banyak energi panas karena tidak semua energi panasnya dapat dipindahkan ke air yang ada dalam pipa air ketel. Gas buang masih mempunyai suhu di atas 400o C ini dimanfaatkan untuk memanasi: (lihat Gambar I II.19) a. Pemanas Lanjut (Super Heater) Di dalam pemanas lanjut, mengalir uap dari drum ketel yang menuju ke turbin uap tekanan tinggi. Uap yang mengalir dalam pemanas lanjut ini mengalami kenaikan suhu sehingga uap air ini semakin kering, oleh karena adanya gas buang di sekeliling pemanas lanjut. b. Pemanas Ulang (Reheater). Uap yang telah digunakan untuk menggerakkan turbin tekanan tinggi, sebelum menuju turbin tekanan menengah, dialirkan kembali melalui pipa yang dikelilingi oleh gas buang. Di sini uap akan mengalami kenaikan suhu yang serupa dengan pemanas lanjut. c. Economizer. Air yang dipompakan ke dalam ketel, terlebih dahulu dialirkan melalui economizer agar mendapat pemanasan oleh gas buang. Dengan demikian suhu air akan lebih tinggi ketika masuk ke pipa air di dalam ruang bakar yang selanjutnya akan mengurangi jumlah kalori yang diperlukan untuk penguapan (lebih ekonomis). d. Pemanas Udara. Udara yang akan dialirkan ke ruang pembakaran yang digunakan untuk membakar bahan bakar terlebih dahulu dialirkan melalui pemanas udara agar mendapat pemanasan oleh gas buang sehingga suhu udara pembakaran naik yang selanjutnya akan mempertinggi suhu nyala pembakaran. Dengan menempatkan alat-alat tersebut di atas dalam saluran gas buang, maka energi panas yang masih terkandung dalam gas buang dapat dimanfaatkan semaksimal mungkin. Sebelum melalui pemanas udara, gas buang diharapkan masih mempunyai suhu di atas suhu pengembunan asam sulfat (H2SO4), yaitu sekitar 18000 C. Hal ini perlu untuk menghindari terjadinya pengembunan asam sulfat di pemanas udara. Apabila hal ini terjadi, maka akan terjadi korosi pada pemanas udara dan pemanas udara tersebut akan menjadi rusak (keropos). Energi panas yang timbul dalam ruang pembakaran sebagai hasil pembakaran, setelah dipindahkan ke dalam air yang ada dalam pipa air ketel, akan menaikkan suhu air dan menghasilkan uap. Uap ini dikumpulkan dalam drum ketel. Uap yang terkumpul dalam drum ketel mempunyai tekanan dan suhu yang tinggi di mana bisa mencapai sekitar 100 kg/cm dan 5300C. Energi uap yang tersimpan dalam drum ketel dapat digunakan untuk mendorong atau memanasi sesuatu (uap ini mengandung enthalpy). Drum ketel berisi air di bagian bawah dan uap yang mengandung enthalpy di bagian atas. Uap dari drum ketel dialirkan ke turbin uap, dan dalam turbin uap, energi (enthalpy) dari uap dikonversikan menjadi energi mekanis penggerak generator. Turbin pada PLTU besar, di atas 150 MW, umumnya terdiri dari 3 kelompok, yaitu turbin tekanan tinggi, turbin tekanan menengah, dan turbin tekanan rendah. Uap dari drum ketel mula-mula dialirkan ke turbin tekanan tinggi dengan terlebih dahulu melalui pemanas lanjut agar uapnya menjadi kering. Setelah keluar dari turbin tekanan tinggi, uap dialirkan ke pemanas ulang untuk menerima energi panas dari gas buang sehingga suhunya naik. Dari pemanas ulang, u ap dialirkan ke turbin tekanan menengah. Keluar dari turbin tekanan menengah, uap langsung dialirkan ke turbin tekanan rendah. Turbin tekanan rendah umumnya merupakan turbin dengan aliran u ap ganda dengan arah aliran yang berlawanan untuk mengurangi gaya aksial turbin. Dari turbin tekanan rendah, uap dialirkan ke kondensor untuk diembunkan. Kondensor memerlu-kan pendingin untuk meng-embunkan uap yang keluar dari turbin tekanan rendah. Oleh karena itu, banyak PLTU dibangun di pantai, karena dapat menggunakan air laut sebagai air pendingin kondensor dalam jumlah yang besar. Di lain pihak, penggunaan air laut sebagai air pendingin menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut: 1) Material yang dialiri air laut harus material anti korosi (tahan air laut). 2) Binatang laut ikut masuk dan berkembang biak dalam saluran air pendingin yang memerlukan pembersihan secara periodik. 3) Selain binatang laut, kotoran air laut juga ikut masuk dan akan menyumbat pipa-pipa kondensor sehingga diperlukan pembersihan pipa kondensor secara periodik. 4) Ada risiko air laut masuk ke dalam sirkuit uap. Hal ini berbahaya bagi sudu-sudu turbin uap. Oleh karena itu, harus dicegah. Setelah air diembunkan dalam kondensor, air kemudian dipompa ke tangki pengolah air. Dalam tangki pengolah air, ada penambahan air untuk mengkompensasi kehilangan air yang terjadi karena kebocoran. Dalam tangki pengolah air, air diolah agar memenuhi mutu yang diinginkan untuk air ketel. Mutu air ketel antara lain menyangkut kandungan NaCl, CO2, dan derajat keasaman (pH). Dari tangki pengolah air, air dipompa kembali ke ketel, tetapi terlebih dahulu melalui Economizer. Dalam Economizer, air mengambil energi panas dari gas buang sehingga naik, kemudian baru mengalir ke ketel uap. Pada PLTU yang besar, di atas 150 MW, biasanya digunakan pemanas awal ke heater, yaitu pemanas yang akan masuk ke economizer sebelum masuk ke ketel uap. Pemanas awal ini ada 2 buah, masing-masing menggunakan uap yang diambil (di-tap) dari turbin tekanan menengah dan dari turbin tekanan rendah sehingga didapat pemanas awal tekanan menengah dan pemanas awal tekanan rendah. Gambar III.20, sampai III.25 adalah foto-foto dari berbagai bagian PLTU. 2. Masalah Operasi Untuk men-start PLTU dari keadaan dingin sampai operasi dengan beban penuh, dibutuhkan waktu antara 6-8 jam. Jika PLTU yang telah beroperasi dihentikan, tetapi uapnya dijaga agar tetap panas dalam drum ketel dengan cara tetap menyalakan api secukupnya untuk menjaga suhu dan tekanan uap ada di sekitar n ilai operasi (yaitu sekitar 5000 C dan sekitar 100 kg/cm 2) maka untuk mengoperasikannya kembali sampai beban penuh diperlukan waktu kira-kira I jam. Waktu yang lama untuk mengoperasikan PLTU tersebut di atas terutama diperlukan untuk menghasilkan uap dalam jumlah yang cukup untuk operasi (biasanya dinyatakan dalam ton per jam). Selain waktu yang diperlukan untuk menghasilkan uap, yang cukup untuk operasi, juga perlu diperhatikan masalah pemuaian bagian-bagian turbin. Sebelum di-start, suhu turbin adalah sama dengan suhu ruangan. Pada waktu start, dialirkan uap dengan suhu sekitar 5000C. Hal ini harus dilakukan secara bertahap agar jangan sampai terjadi pemuaian yang berlebihan dan tidak merata. Pemuaian yang berlebihan dapat menimbulkan tegangan mekanis (mechanical stress) yang berlebihan, sedangkan pemuaian yang tidak merata dapat menyebabkan bagian yang bergerak (berputar) bergesekan dengan bagian yang diam, misalnya antara. ,sudu-sudu jalan turbin dengan sudu-sudu tetap yang menempel pada rumah turbin. Apabila turbin sedang berbeban penuh kemudian terjadi gangguan yang menyebabkan pemutus tenaga, (PMT) generator yang digerakkan turbin trip, maka turbin kehilangan beban secara mendadak. Hal ini menyebabkan putaran turbin akan naik secara mendadak dan apabila hal ini tidak dihentikan, maka akan merusak bagian-bagian yang berputar pada turbin maupun pada generator, seperti: bantalan, sudu jalan turbin, dan kumparan arus searah yang ada pada rotor generator. Untuk mencegah hal ini, aliran uap ke turbin harus dihentikan, yaitu dengan cara menutup katup uap turbin. Pemberhentian aliran uap ke turbin dengan menutup katup u ap turbin secara mendadak menyebabkan uap mengumpul dalam drum k etel sehingga tekanan uap dalam drum ketel naik dengan cepat dan akhirnya menyebabkan katup pengaman pada drum membuka dan uap dibuang ke udara. Bisa juga sebagian dari uap di by pass ke kondensor. Dengan cara by pass ini tidak terlalu banyak uap yang hilang sehingga sewaktu turbin akan dioperasikan kembali banyak waktu dapat dihemat untuk start. Tetapi sistem by pass memerlukan biaya investasi tambahan karena kondensor harus tahan suhu tinggi dan tekanan tinggi dari by pass. Dari uraian di atas tampak bahwa perubahan beban secara mendadak memerlukan pula langkah pengurangan produksi uap secara mendadak agar tidak terlalu banyak uap yang harus dibuang ke udara. Langkah pengurangan fluksi dilakukan d engan mematikan nyala api dalam ruang bakar ketel dan mengurangi pengisian air ketel ini bahwa walaupun nyala api dalam ruang bakar padam, masih cukup banyak panas yang tinggal dalam ruang bakar untuk menghasilkan u ap sehingga pompa pengisi ketel harus tetap mengisi air ke dalam ketel untuk mencegah penurunan level air dalam drum yang tidak dikehendaki. Mengingat masalah-masalah tersebut di atas yang menyangkut masalah proses produksi uap dan masalah-masalah pemuaian yang terjadi dalam turbin, sebaiknya PLTU tidak dioperasikan dengan persentase perubahan-perubahan beban yang besar. Efisiensi PLTU banyak dipengaruhi ukuran PLTU, karena ukuran PLTU menentukan ekonomis tidaknya penggunaan pemanas ulang dan pemanas awal. Efisiensi thermis dari PLTU berkisar pada angka 35-38%. 3. Pemeliharaan Bagian-bagian PLTU yang memerlukan pemeliharaan secara periodik adalah bagian-bagian yang berhubungan dengan gas buang dan air pendingin, yaitu pipa-pipa air, ketel uap dan pipa-pipa air pendingin termasuk pipa kondensor. Pipa-pipa semua memerlukan pembersihan secara periodik. Pada pipa air ketel umumnya banyak abu yang menempel dan perlu dibersihkan agar proses perpindahan panas dari ruang bakar ke air melalui dinding pipa tidak terhambat. Walaupun telah ada soot blower yang dapat gunakan untuk menyemprotkan air pembersih pada pipa air ketel, tetapi tidak semua bagian pipa air ketel uap dapat dijangkau oleh air pembersih soot blower ini sehingga diperlukan kesempatan untuk pembersihan bagian yang tidak terjangkau oleh soot blower tersebut. Saluran air pendingin, terutama jika menggunakan air laut, umumnya ditempeli binatang laut yang berkembang biak dan juga ditempeli kotoran air laut sehingga luas penampang efektif dari saluran tersebut menurun. Untuk mengurangi binatang laut ini ada chlorination plant yang menyuntikkan gas klor ke dalam. air pendingin (air laut) ini. Oleh karena itu, secara periodik saluran air pendingin (baik yang berupa saluran terbuka maupun pipa) luar secara periodik dibersihkan. Pipa kondensor yang juga dilalui air pendingin, dan karena penampangnya kecil, pipa ini juga memerlukan pembersihan yang lebih sering dari pada bagian saluran air pendingin yang lain. Untuk pembersihan pipa air kondensor tidak memerlukan penghentian operasi dari unit pembangkitnya, hanya memerlukan penurunan beban karena pipa kondensor dapat dibersihkan secara bertahap. Pipa kondensor PLTU yang digunakan ada yang terbuat dari tembaga dan ada yang terbuat dari titanium. Daya hantar panas tembaga lebih baik daripada titanium, tetapi kekuatan mekanisnya tidak sebaik titanium. Oleh karena itu, pada unit PLTU yang besar, misalnya pada Unit 400 MW, digunakan pipa titanium karena diperlukan pipa yang panjang. Karena daya hantar panas titanium tidak sebaik daya hantar panas tembaga, maka soal kebersihan dinding pipa titanium lebih memerlukan perhatian dari pada pipa tembaga. Itulah sebabnya, pada penggunaan pipa titanium dilengkapi dengan bola-bola pembersih. Sambungan pipa kondensor dengan dindingnya merupakan bagian yang rawan terhadap kebocoran. Apabila terjadi kebocoran, maka air laut yang mengandung NaCl masuk ke dalam sirkuit air ketel dan sangat berbahaya bagi ketel uap maupun bagi turbin. Tingkat kebocoran ini dapat dilihat dari daya hantar listrik air ketel. Apabila daya hantar listrik ini tinggi, hal ini berarti bahwa tingkat kebocoran kondensor tinggi. Semua peralatan yang ada dalam saluran gas buang perlu dibersihkan secara periodik, yaitu pemanas lanjut, pemanas ulang, economizer, dan pemanas udara. Bagian-bagian PLTU lain yang rawan kerusakan dan perlu perhatian/pengecekan periodik adalah: a. Bagian-bagian yang bergeser satu sama lain, seperti bantalan dan roda gigi. b. Bagian yang mempertemukan dua zat yang suhunya berbeda, misalnya kondensor dan penukar panas (heat exchanger). c. Kotak-kotak saluran listrik dan saklar-saklar. Karena sebagian besar dari pekerjaan pemeliharaan tersebut di atas memerlukan penghentian operasi unit yang bersangkutan apabila dilaksanakan, maka pekerjaan-pekerjaan tersebut dilakukan sekaligus sewaktu unit menjalani overhaul yang dilakukan secara periodik yakni sekali dalam 10.000 jam operasi untuk waktu kira-kira 3 minggu. Dibandingkan dengan ketel uap, turbin uap tidak banyak memerlukan pemeliharaan asal saja kualitas uap terjaga dengan baik. Oleh karena itu, pemeriksaan turbin uap dapat dilakukan dalam setiap 20.000 jam operasi. 4. Penyimpanan Bahan Bakar Karena banyaknya bahan bakar yang ditimbun di PLTU, maka perlu perhatian khusus mengenai pengelolaan penimbunan bahan bakar agar tidak terjadi kebakaran. Seharusnya di sekeliling tangki BBM dibangun bak pengaman yang berupa dinding tembok. Volume bak pengaman ini harus sama dengan volume tangki sehingga kalau terjadi kebocoran besar, BBM ini tidak mengalir ke mana-mana karena semuanya tertampung oleh bak pengaman tersebut. Pada penimbunan batubara, harus dilakukan pembalikan serta penyiraman batubara agar tidak terjadi penyalaan sendiri. Pada penimbunan bahan bakar minyak (BBM), harus dicegah terjadinya kebocoran yang dapat mengalirkan BBM tersebut ke bagian instalasi yang bersuhu tinggi sehingga dapat terjadi kebakaran. Pada penggunaan gas sebagai bahan bakar, pendeteksian kebocoran bahan bakar gas (BBG) lebih sulit dibandingkan dengan kebocoran bahan bakar minyak (BBM). Oleh karena itu, pada penggunaan gas, alat-alat pendeteksian kebocoran harus dapat diandalkan untuk mencegah terjadinya kebakaran. Pengawasan kebocoran gas hidrogen yang digunakan sebagai bahan pendingin generator serupa dengan pengawasan kebocoran BBG, mengingat gas hidrogen juga mudah terbakar. Karena risiko terjadinya kebakaran pada PLTU besar, maka harus ada instalasi pemadam kebakaran yang memadai dan personil perlu dilatih secara periodik untuk menghadapi kemungkinan terjadinya kebakaran. 5. Ukuran PLTU Dari uraian dalam beberapa sub bab terdahulu, tampak bahwa dalam instalasi PLTU terdapat banyak peralatan. Faktor utama yang menentukan ukuran PLTU yang dapat dibangun adalah tersedianya bahan bakar dan air pendingin, selain tanah yang cukup luas. Mengingat hal-hal ini, maka PLTU baru ekonomis dibangun dengan daya terpasang di atas 10 MW per unitnya. Semakin besar daya terpasangnya, semakin ekonomis. Secara teknis, PLTU dapat dibangun dengan daya terpasang di atas 1.000 MW per unitnya. Unit PLTU milik PLN yang terbesar saat ini adalah 600 MW di Suralaya, Jawa Barat. 6. Masalah Lingkungan Gas buang yang keluar dari cerobong PLTU mempunyai potensi mencemari lingkungan. Oleh karena itu, ada penangkap abu agar pencemaran lingkungan dapat dibuat minimal. Selain abu halus yang ditangkap di cerobong, ada bagian-bagian abu yang relatif besar, jatuh dan ditangkap di bagian bawah ruang bakar. Abu dari PLTU, baik yang halus maupun yang kasar, dapat dimanfaatkan untuk bahan bangunan sipil. Walaupun abunya telah ditangkap, gas buang yang keluar dari cerobong masih mengandung gas-gas yang kurang baik bagi kesehatan manusia, seperti SO2, NOx, dan CO2. Kadar dari gas-gas ini tergantung kepada kualitas bahan bakar, khususnya batubara yang digunakan. Bila perlu, harus dipasang alat penyaring gas-gas ini agar kadarnya yang masuk ke udara tidak melampaui batas yang diizinkan oleh pernerintah. 7. Penggunaan Bahan Kimia Pada PLTU, digunakan bahan kimia yang dapat menimbulkan masalah lingkungan. Bahan-bahan kimia tersebut digunakan pada: a. Air pendingin dari air laut, untuk membunuh binatang dan tumbuhan laut agar tidak menyumbat saluran air pendingin. Air pendingin dari air laut diperlukan dalam jumlah besar, yaitu beberapa ton per detik. Air laut mengandung berbagai bakteri (mikroorganisme) yang dapat tumbuh sebagai tanaman dan menempel pada saluran sehingga mengurangi efektivitas dan efisiensi sistem pendinginan PLTU. Untuk mengurangi pengaruh mikro-organisme ini ke dalam saluran air disuntikkan gas klor (Cl2) untuk membunuh mikroorganisme ini. Penyuntikan gas klor ini tidak dilakukan secara kontinu untuk mencegah kekebalan mikroorganisme. b. Air pengisi ketel, yang telah melalui economizer, suhunya bisa mencapai sekitar 20000C. Untuk itu, air pengisi ketel sebelum melalui economizer, dalam pengolah air ketel, ditambah soda lime untuk mencegah timbulnya endapan pada pipa ketel uap. Bahan kimia ini akhirnya akan terkumpul dan harus dibuang secara periodik (blow down). Mutu air ketel harus dijaga agar tidak merusak bagian-bagian ketel maupun bagian-bagian turbin. Hal-hal yang harus dijaga adalah: 1). Kekerasan ( hardness) dari air yang menyangkut kandungan garam kalsium dan magnesium. Pada umumnya kedua logam tersebut membentuk garam dengan karbonat, hidrat, sulfat, dan hidrokarbonat (HCO3OH-, S04 2-, CO2). Garam-garam ini pada tekanan dan suhu tinggi mudah mengendap disebabkan kelarutannya yang kecil. Endapan akan menempel pada dinding dalam pipa ketel dan menjadikan lapisan isolasi kerak panas (scaling) sehingga mengurangi efisiensi ketel dan juga dapat menimbulkan pemanasan setempat yang berlebihan. Untuk mencegah tejadinya endapan (scaling) ini, sebelum dipompakan ke economizer, air dilunakkan (softening) terlebih dahulu. Proses pelunakan ini menggunakan soda lime (campuran antara KOH dan atau NaOH dengan Ca(OH)2) sehingga timbul reaksi kimia. Setelah penambahan soda lime, dalam air ketel masih terkandung CaSO4 dan CaC12 (hasil klorinasi). Untuk mengeliminasi garam-garam kalsium ini ditambahkan soda ash (natrium karbonat = Na2CO3). Setelah itu dilakukan filtrasi (penapisan) untuk menghilangkan garam-garam yang mengendap. 2). Gas clor (Cl) yang sifatnya sangat korosif mungkin terbawa melalui kebocoran kondensor. Gas ini harus dibersihkan dari ketel. Seperti tersebut dalam butir a, air pendingin disuntik dengan gas klor sehingga dapat tejadi kebocoran ini. Untuk menangkap gas klor dapat digunakan filter arang. 3). Kotoran-kotoran lain yang terbawa dalam air pengisi ketel dapat disaring dengan saringan mekanis, misalnya pasir dan airnya diberi tekanan. 4). Untuk mencegah scaling (kerak) atau korosi oleh air pengisi ketel, nilai pH air pengisi ketel perlu dikontrol agar berada pada nilai antara 9.5 sampai 11. pH diatur dengan penambahan buffer phospat. 5). Misalnya bila terlalu tinggi maka dapat ditambahkan NaH2PO4 atau Na2HPO4, dan bila pH terlalu rendah dapat ditambahkan Na3PO4 pH diatur hingga mendekati 10-11. pH yang terlalu tinggi akan memicu tejadinya scaling. Alkalinitas yang tinggi disebabkan oleh berbagai macam unsur yang ada dalam air ketel di mana dapat menghasilkan buih dan menyebabkan carry over. 6). Jumlah mineral yang ada dalam air ketel dapat juga dikontrol dengan cara melakukan serangkaian proses demineralisasi. Kation seperti magnesium dan kalsium dapat dihilangkan dengan proses penukaran ion dengan ion hidrogen, sementara anionnya tertinggal dalam air ketel dengan bentuk, misalnya asam sulfat H2SO4, asam klorida HCI, dan lain-lain. Bila air ketel kemudian dilewatkan dalam vacum deaerator untuk mengurangi O2 dan CO2 kemudian dilewatkan lagi dalam proses penukar anion, maka asam-asam yang tertinggal dalam larutan akan dihilangkan dan menghasilkan air yang mungkin lebih murni dari air destilasi. 7). Kadar oksigen (O2) juga harus dibatasi karena O2 merusak ketel maupun turbin pada suhu di atas 2000C. Hal ini dilakukan dalam deaerator di mana air pengisi ketel disemprotkan menjadi butir-butir kecil dan dalam arah berlawanan (ke atas) disemprotkan uap panas yang akan menangkap O2. Segala endapan yang terjadi pada proses pengolahan air pengisi ketel ini harus dibuang melalui proses blow down dari air drum ketel dan harus memenuhi syarat lingkungan. Makin tinggi tekanan uap ketel, makin tinggi kemungkinan terjadi scaling. Begitu pula acuan ini mengajukan nilai pH air pengisi ketel sebaiknya antara 10 dan ll. Penggunaan air murni hasil destilasi dalam desalinization plant sangat membantu pengolahan air pengisi ketel jika dibandingkan dengan penggunaan air sumur yang mengandung banyak macam zat. PLTU yang menggunakan bahan bakar batubara menghasilkan 2 macam abu: · Abu dari bagian bawah ruang bakar, bentuknya besar, bisa dijadikan bahan lapisan pengeras jalan. · Abu cerobong yang ditangkap oleh electrostatic precipitator, bisa dipakai sebagai bahan campuran beton. Dari uraian di atas tampak bahwa abu yang merupakan limbah PLTU batubara dapat diproses sehingga menjadi produk tambahan. 8. Instalasi Pengolah Air Ketel Adanya blow down air dari drum ketel untuk membuang bahan-bahan kimia.menyebabkan perlu adanya suplisi air ketel. Suplai air ini bisa berasal dari Perusahaan Air Minum (PAM). Air dari PAM walaupun layak minum bagi manusia belum tentu memenuhi syarat sebagai air ketel. Sumur, yang dibuat dengan bor tanah. Air sumur ini umumnya membawa banyak mineral yang ada di dalam tanah seperti silika dan kalsium. Mineral-mineral ini bisa merusak ketel sehingga harus dibuang. 9. Air Laut yang Disuling (Didestilasi) Penyulingan air laut ini dilakukan dalam destalination plant, di mana air laut diuapkan kemudian diembunkan kembali. Air hasil sulingan ini kemungkinan mengandung gas Cl2 dan NaCI yang sangat berbahaya bagi ketel, turbin dan bagian bagian lain dari instalasi PLTU. Oleh karenanya harus dihindarkan keberadaannya dalam air ketel. Dibanding dengan air yang berasal dari sumber-sumber tersebut di atas, air sungai atau air dari danau relatif paling banyak mengandung kotoran dan zat-zat yang tidak diinginkan sehingga proses pembersihannya paling sukar. Instalasi pengolah air ketel berfungsi untuk membersihkan air yang berasal dari sumber-sumber tersebut agar memenuhi syarat sebagai air ketel dalam arti tidak akan merusak. Proses fisik dilakukan dengan melewatkan air pengisi ketel melalui saringan-saringan untuk menyaring kotoran-kotoran yang dikandung air ketel tersebut. Kadang-kadang air ketel ini perlu ditekan agar bisa melalui ruangan yang kerapatannya tertentu, sesuai dengan kondisi air ketel yang akan disaring. Pada penggunaan air sungai dan air danau seringkali diperlukan klorinasi (penyuntikan dengan gas C12) untuk membunuh binatang-binatang yang ada dalam air tersebut, agar terjadi pengumpulan binatang-binatang (bersarang) dalam instalasi pengolah air ketel. Dalam proses ini bisa terjadi gumpalan yang perlu diendapkan dengan bantuan bahan kimia tertentu. Setelah gumpalan mengendap, kemudian endapan dibuang secara mekanis, sehingga didapat air yang jernih. Air yang telah dijernihkan ini maupun air yang telah jernih yang berasal dari PAM, sumur, atau dari penyulingan air laut, kemudian perlu dilunakkan dengan proses kimia. Reaksi kimia ini menimbulkan berbagai endapan yang harus disaring oleh saringan (filter). Proses pemurnian pendahuluan, l angkah berikutnya adalah langkah demineralisasi, yaitu suatu proses kimia untuk menghilangkan mineral-mineral yang masih terdapat dalam air ketel. Dalam proses demineralisasi ini dilakukan pengambilan mineral-mineral yang masih ada dalam air ketel melalui pertukaran ion. Untuk ini digunakan 2 macam resin yaitu resin kation dan resin anion. Resin kation mempunyai ion positif hidrogen H2 yang ditempelkan pada polimer yang bermuatan negatif Ion-ion hidrogen positif ini dimaksudkan untuk menangkap kation dari kalsium, magnesium dan natrium. Berbeda dengan resin kation, resin anion mempunyai ion negatif hidroksida yang ditempelkan pada polimer positif. Ion hidroksida negatif ini digunakan untuk menangkap ion-ion positif dari suffat klorida dan karbonat. Cation dan anion yang sudah kotof dengan ion-ion negatif dan ion-ion positif ini bisa dibersihkan (diregenerasi) dengan melalukan asam pada resin kation dan basa pada resin anion. Kation yang telah banyak menangkap banyak ion-ion negatif dan kalsium, magnesium dan natrium sehingga terbentuk basa Ca(OH)2, Mg(OH)2 dan Na(OH)2. "Kotoran" berupa basa ini bisa dibersihkan dengan menggunakan larutan asam misalnya H2SO4. Anion yang "kotor" mengandung banyak asam H2SO4, HCI, dan H2CO3. Untuk membersihkan "kotoran" ini bisa digunakan larutan basa misalnya NaOH. Mineral-mineral yang ada dalam air ketel secara bertahap dibersihkan. Dekarbonator berfungsi mengeluarkan CO2 yang larut dalam air ketel dengan cara meniupkan udara ke arah atas dalam aliran air yang mengalir ke bawah, sehingga gas CO2 yang larut dalam air tertiup keluar. Secara fisik proses ini berlangsung seperti Gambar III.28 berlangsung dalam tangki-tangki baja disertai dengan pompa-pompa penggerak air dan ditambahkan dengan saringan-saringan. Air yang keluar dari instalasi demineralisasi masih mengandung gas-gas oksigen dan amoniak. Untuk mengeluarkan gas-gas ini, air ketel yang keluar dari instalasi demineralisasi dialirkan ke deaerator. Gambar III.29 menunjukkan rangkaian air ketel uap. Dalam deaerator air disemprotkan melalui sprinkle sehingga menjadi butir-butir kecil yang kemudian jatuh mengalir di atas pelat baja, terus ke bawah dan akhirnya keluar. Di sisi lain, uap panas dimasukkan dan mengalir ke atas, bertentangan dengan arah aliran-aliran air. Proses ini dimaksudkan memperluas dan menipiskan permukaan aliran air sehingga menjadi seluas mungkin. Dengan proses ini gas oksigen yang ada dalam air ketel diharapkan keluar dan tertiup keluar bersama uap panas. Keberadaan gas oksigen dalam air ketel sangat tidak diharapkan karena sifatnya yang korosif. Gas C02 di sebagian besar sudah keluar dalam dekarbonizer. Pembuangan gas deaerator berlangsung efektif pada nilai pH rendah mulai kira-kira 8,3 dan pada nilai pH = 4,3 pembuangan bisa 100%. Sedangkan untuk gas amonia (NH3) adalah mulai pH = 7,0 dan bisa 100% pada pH = 11,0. Setelah keluar dari instalasi pengolah air ketel, sebelum masuk economizer, air ketel masih diberi zat kimia hydrazin untuk mencegah terjadinya korosi dengan dinding pipa ketel mengingat suhunya sesudah economizer bisa mencapai 2000C. Dari uraian dalam sub bab ini, tampak bahwa pengolahan air ketel secara garis besar terdiri dari: a. Proses fisik/mekanis berupa penyaringan melalui saringan yang terjadi dalam saringan. Ada proses penyaringan yang menggunakan fenomena osmosa pada membran yang dikombinasi dengan tekanan. b. Proses reaksi kimia seperti yang diuraikan sedangkan proses kimia yang tejadi seperti diuraikan dalam pasal ini merupakan proses kimia elektro, yaitu pertukaran ion yang terjadi dalam instalasi demineralisasi . c. Proses pelepasan gas secara fisik, yang terjadi dalam deaerator kadang-kadang dipakai juga alat pelepas gas (degasfier) dalam bentuk yang berbeda. Kualitas air ketel perlu dijaga secara kontinu karena kualitas air ketel yang tidak memenuhi syarat akan merusak peralatan PLTU yang dilaluinya baik ketika berbentuk cair (air) maupun ketika berbentuk uap. 10. Pemeliharaan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Perak Pemeliharaan mempunyai maksud dan tujuan yaitu usaha untuk mempertahankan/mengembalikan kondisi unit/ peralatan agar tetap dalam kondisi prima, dalam arti siap dan handal setiap diperlukan. Operasi siklus dapat berjalan dengan baik jika pemeliharaan alat pada sistem berfungsi dalam membantu kerja siklus tersebut. Secara umum jenis pemeliharaan dibagi menjadi 4 yaitu: a. Pemeliharaan Rutin Pemeliharaan ini dilakukan secara berulang dengan interval waktu maksimum 1 (satu) tahun, dan dapat dilaksanakan pada saat unit beroperasi maupun tidak beroperasi. Pemeliharaan rutin berjalan (on line maintenance) dilakukan pada kondisi unit beroperasi dan pemeliharaan rutin pencegahan (preventive maintenance) dilakukan dengan rencana waktu yang telah ditetapkan, misalnya harian, mingguan atau bulanan dalam periode 1 (satu) tahun. b. Pemeliharaan Periodik Pemeliharaan periodik ialah pemeliharaan yang dilakukan berdasarkan jam operasi (Time Base Maintenance), maupun berdasarkan monitor kondisi peralatan (Condition Monitoring Base Maintenance). Pemeliharaan ini pada umumnya dilakukan dalam kondisi unit/peralatan tidak beroperasi, dengan sasaran untuk mengembalikan unit/peralatan pada performance atau unjuk kerja semula (Commissioning), atau setelah overhaul sebelumnya. c. Pemeliharaan Khusus Pemeliharaan yang direncanakan dan dilaksanakan secara khusus, dengan sasaran untuk memperbaiki/meningkatkan performance mesin/unit. Pemeliharaan khusus didasarkan atas pelaksanaan inspection sebelumnya, dan juga didasarkan atas pelaksanaan Predictive Maintenance. Pemeliharaan khusus dapat dilaksanakan pada saat pemeliharaan periodik maupun diluar pemeliharaan periodik. d. Pemeliharaan Prediktif (Predictive Maintenance) Ialah pemeliharaan yang didasarkan atas analisa dan evaluasi kondisi operasi mesin dengan sasaran mengoptimalkan ketersediaan mesin pembangkit dan biaya pemeliharaan. Pelaksanaan yang dilakukan dalam pemeliharaan prediktif antara lain: - Mengadakan pemeriksaan dan monitoring secara kontinyu terhadap peralatan pada saat operasi atau pada waktu dilaksanakan inspection/ overhaul. - Mengadakan analisa kondisi peralatan atau komponen peralatan. - Membuat estimasi sisa umur operasi peralatan sampai memerlukan perbaikan/ penggantian berikutnya. - Mengevaluasi hasil analisa untuk menentukan interval inspection. 3.5.1 Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik ada yang berbentuk padat, cair, maupun gas. Bahan bakar padat yang banyak digunakan adalah batubara. Untuk bahan bakar cair dan gas, pembangkitan tenaga listrik banyak menggunakan minyak bumi dan gas bumi. 1. Bahan Bakar Padat Di Filipina, pernah direncanakan PLTU menggunakan kayu (dan turunannya yang disebut juga biomassa) sebagai bahan bakar dengan harapan agar didapat sumber energi terbarukan (renewable energi). Jenis kayu yang digunakan dalam bahasa Filipina disebut ipil-ipil, yakni sejenis kayu lamtoro. Untuk penyediaan bahan bakar kayu ini diperlukan lahan yang luas bagi penanaman kayu ipil-ipil ini untuk dapat memasok kayu bagi PLTU secara kontinu dengan daya terpasang tertentu. Penggunaan kayu ini dapat juga dianggap sebagai energi surya tidak langsung karena kayu adalah hasil fotosintesis yang terjadi dengan bantuan energi surya langsung. Bahan bakar yang lain adalah sampah kota. Di negara-negara maju, sampah kota dijadikan bahan bakar PLTU, tetapi yang menjadi sasaran utama bukanlah pembangkitan listriknya, melainkan menyelesaikan masalah sampah kota. Batubara berasal dari hutan (kayu) yang tertimbun dalam tanah, di mana makin tua umumya, maka makin tinggi nilai kalorinya. Batubara pada dasarnya adalah Karbon (C) yang didapat dari tambang dengan kualitas berbeda-beda, karena tercampur dengan bahan-bahan lain yang tergantung pada. kondisi tambangnya. Hal-hal yang menentukan mutu batubara, antara lain adalah nilai kalorinya. Nilai kalori ini ada 2 macam, yaitu nilai atas (Ho) dan nilai bawah (Hu). Nilai atas kalori bahan bakar didapat dengan cara membakar bahan bakar tersebut sebanyak satu kilogram dan mengukur kalori yang didapat dengan menggunakan kalorimeter pada suhu 15oC sehingga uap air yang didapat dari pembakaran ini (hasil pembakaran) mengembun dan melepaskan kalori pengembunannya. Sedangkan nilai bawah kalori bahan bakar didapat dengan cara mengurangi nilai atasnya dengan kalori pengembunan yang dikandung. Pembakaran bahan bakar pada pembangkit listrik termal mengeluarkan gas buang pada suhu yang jauh di atas titik embun air, perhitungan neraca energi didasarkan pada nilai bawah kalori karena pada suhu gas buang setinggi itu air berada pada fase uap. Selain oleh nilai kalori yang dimilikinya, mutu batubara juga ditentukan oleh kemurniannya. Batubara selalu ditempeli zat-zat lain, seperti air serta unsur H, O, N, dan S. Tingkat kemurnian batu bara selain menyangkut umumya, juga dipengaruhi oleh tambang asal tempat batu bara diambil. Tabel III.1 di bawah ini menunjukkan klasifikasi batubara secara singkat. Bahan bakar padat seperti batubara dibakar dalam ruang bakar ketel uap PLTU untuk mendapatkan energi. Pembakaran itu sendiri sesungguhnya adalah reaksi kimia dengan oksigen O2 yang ada dalam udara. Karena batubara tercampur dengan unsur-unsur H, O, N, dan S, maka pada proses pembakaran batu timbul reaksi kimia antara unsur-unsur tersebut dengan oksigen yang ada di udara. Yang selanjutnya dengan H2O yang ada di udara dapat bereaksi menjadi bermacam-macam asam nitrat (HNOx). Apabila batubara lignite ada unsur kandungan airnya melebihi 60% sedangkan pada energi dalam bentuk batubara yang banyak mengandung air dan abu, serta rendah nilai kalorinya lebih mahal daripada mengangkut energi dalam bentuk listrik yang dihasilkan di dekat tambang bersangkutan. Selain hal tersebut di atas, penggunaan batubara dengan nilai kalori yang relatif rendah memerlukan ketel uap yang lebih besar daripada apabila digunakan batubara dengan nilai kalori yang relatif tinggi karena jumlah kilogram batubara yang harus dibakar per satuan waktu menjadi lebih besar untuk mencapai daya bangkitan yang sama. Dalam menyediakan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan ada tidaknya unsur yang dapat merusak ketel uap yang terbawa oleh batubara seperti silika yang dapat menyebabkan korosi suhu tinggi. Di lain pihak, kandungan unsur S yang dapat menimbulkan asam sulfat (H2SO4) sesuai reaksi (3.9) pada bagian PLTU yang suhunya relatif dingin (di bawah 180oC), yaitu di pemanas udara, bisa mengembun dan menimbulkan korosi suhu rendah. Dalam penyediaan batubara untuk PLTU juga harus diperhatikan tingkat kekerasan batubara. Hal ini berkaitan degan kekuatan mesin giling pembuat serbuk batubara dari PLTU bersangkutan. Unsur-unsur tersebut di atas dapat terbakar, bereaksi dengan O2 yang menghasilkan energi panas. Tetapi ada juga zat-zat yang tidak bisa Tabel III.1.Klasifikasi serta data batubara terbakar, seperti air dan abu yang dikandung batubara. Karena hasil pembakaran batubara menimbulkan gas-gas ikutan yang membuat pencemaran, maka dikembangkan berbagai teknik untuk mengurangi pencemaran. Salah satu cara untuk mengurangi pencemaran oleh gas buang hasil pembakaran batubara ialah dengan menggunakan fluedized bed combustion, di mana batu bara dialirkan bersarna air pencuci ruang bakar. 2. Bahan Bakar Cair Bahan bakar cair dan gas adalah persenyawaan hidrokarbon, artinya molekulnya terdiri dari atom-atom C-H. Mengenai bentuknya (cair atau gas) disebabkan karena suhu pengembunannya yang berbeda. Bahan cair, suhu pengembunannya ada di atas suhu ruangan (ambient temperature), sedangkan bahan bakar gas mempunyai suhu pengembunan di bawah suhu ruangan. Bahan bakar cair yang banyak digunakan adalah minyak bumi, dan biasa disebut bahan bakar minyak (BBM), yang didapat dari tambang darat maupun tambang lepas pantai dalam bentuk minyak mentah (crude oil). Minyak bumi ini berasal dari binatang-binatang laut yang tertimbun dalam tanah selama berjuta-juta tahun. Oleh karena itu, minyak bumi selalu didapat di dataran rendah dekat pantai yang diduga dulunya adalah laut atau di lepas pantai. Minyak mentah yang didapat dari tambang, kemudian diolah dalam kilang minyak. Dalam kilang minyak, minyak mentah ini didestilasi sehingga produk dari kilang ada yang berupa minyak hasil destilasi dan minyak sisa destilasi (residu). Minyak hasil destilasi sifatnya ringan, sedangkan yang hasil residu berat. Tabel III.2 menggambarkan data teknis utama dari BBM. Di Indonesia, BBM yang disediakan oleh PERTAMINA yang tergolong ekstra ringan adalah bensin, yang tergolong ringan adalah solar (High Speed DieseLIHSD), yang tergolong medium adalah Intermediate diesel Oil/IDO dan kerosin (minyak tanah), yang tergolong berat adalah marine fuel oil LIMFO, dan yang tergolong ekstra berat adalah parafin (wax). Bahan bakar minyak terdiri dari beberapa persenyawaan hidrokarbon. Persenyawaan Hidrokarbon yang terdapat dalam BBM terdiri dari 3 kelompok: a. Aliphatics b. Naphthenes (Cydanes) c. Aromatics Tabel III .3 menggambarkan susunan atom pada molekul aliphatics, ada yang jenuh dengan atom hidrogen dan ada yang tidak jenuh. Tergantung kepada tingkat kejenuhan ini, kelompok aliphatics dibagi atas sub-kelompok: a.Parafin atau alkanes dengan rumus CH2n+2 b.Olefin (alkenes) dengan rumus CH2n-2 c.Acetylenes dengan rumus C112n-2 Sub-kelompok parafin adalah jenuh dengan atom H. Atom H di sini mempunyai ikatan tunggal (singlebonded). Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok parafin adalah methane dengan rumus C114 yang berbentuk gas karena titik didihnya = -1640C. Sub-kelompok olefin tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya berbentuk rantai terbuka, tetapi ikatannya merupakan ikatan ganda (double bond) antara dua atom C. Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok ini adalah ethylene dengan rumus CA Yang berbentuk gas karena titik didihnya = -1030 C. Sub-kelompok acetylenes juga tidak jenuh dengan atom H. Susunan atomnya berbentuk rantai terbuka dengan ikatan rangkap tiga (triple bond) antara dua atom C. Bentuk yang paling sederhana dari sub-kelompok ini adalah acetylene dengan rumus C2H2 berbentuk gas karena titik didihnya = -82,50C. Kestabilan termis dari kelompok aliphatics menjadi lebih tinggi apabila rantai molekulnya lebih pendek. Kelompok Naphthenes mempunyai molekul dengan susunan atom berbentuk rantai tertutup (ring). Apabila Rantai tertutup ini hanya mengandung ikatan tunggal, hidrokarbon ini disebut cyclic saturated hidrokarbon dengan rumus umum CA. yang mempunyai satu ikatan ganda disebut cyclic tidak jenuh CnH2n-21 yang mempunyi dua ikatan ganda disebut cyclic tidak jenuh C.Fl2n-4, dan seterusnya. Bahan bakar minyak (BBM) dari kelompok Napthanes bisa mengandung Cyclo Pentane C5H10 dan Cyclohexance C6H12. Molekul Cyclo Pentane dengan buah atom C dapat mengikat 10 atom H apabila hanya ada ikatan tunggal antar atom C yaitu C5H10, tetapi bila ada ikatan ganda antara atom C, maka hanya 8 atom H yang dapat diikat menjadi C5H8. Hal ini digambarkan oleh Gambar III.58. Molekul yang mempunyai ikatan atom berupa rantai tertutup (ring) secara kimia lebih stabil dibandingkan gas yang strukturnya rantai terbuka. Oleh karena itu, kelompok naphthenes lebih stabil dibanding kelompok parafin. Pada perubahan suhu, susunan kimianya tidak mudah berubah. Kelompok aromatics mempunyai susunan molekul berupa rantai tertutup (ring), tetapi lain dari pada kelompok thenes, kelompok aromatics ini mengandung ikatan ganda antara atom-atom C-nya. Molekul dengan struktur atom berbentuk rantai tertutup (ring) dengan inti molekul benzene secara termal Iebih stabil daripada yang struktur atomnya berbentuk ring sederhana (uaphthenics). Oleh karena itu, penyalaan hidrokarbon aromatic memerlukan suhu yang lebih tinggi dalam ruang bakar dibanding dengan penyalaan hidrokarbon aliphatic. Di samping hidrokarbon yang normal, ada juga hidrokarbon yang mempunyai cabang berupa rantai dari tai terbuka (isomer) dan cabang berupa rantai dari ring. Contoh dari hidrokarbon dengan struktur rantai uka yang bercabang adalah isooctane C5H18 yang mempunyai kelompok methyl (CH3). Molekul isooctane secara termal lebih stabil daripada molekul dengan struktur atom berupa rantai terbuka, isooctane normal C8H18+. Contoh dari hidrokarbon dengan cabang struktur ring adalah toluena, yaitu sebuah ion hidrogen yang diganti oleh kelompok methyl CH3+. Molekul toluena secara termal lebih stabil daripada, molekul benzene. Tabel III.3 menggambarkan komposisi BBM Diesel yang diproduksi di Soviet. Waktu yang diperlukan untuk membakar habis BBM diesel dalam ruang bakar silinder mesin diesel N cepat bagi BBM yang mempunyai berat molekul juga berat j enisnya) kecil dibanding dengan yang mempunyai berat molekul besar. Oleh sebab itu, untuk mesin diesel putaran tinggi diperlukan BBM yang lebih ringan daripada untuk mesin diesel dengan putaran rendah. Pembakaran BBM dalam silinder mesin diesel terjadi karena ada penyalaan sendiri (self ignition) BBM yang disemprotkan ke dalam ruang silinder yang berisi udara mampat bersuhu tinggi. Suhu penyalaan sendiri ini, ialah suhu minimum yang dapat menyalakan suatu BBM. Suhu ini harus tercapai sewaktu lang kompresi mesin diesel mendekati titik mata atas saat BBM disemprotkan ke dalam silinder. BBM yang akan dibakar dalam silinder mesin diesel perlu disaring terlebih dahulu agar tidak menyumbat pengabut dan juga tidak membawa zat-zat yang tidak dapat terbakar, yang akan menimbulkan kerak dalam silinder. Kerak berupa endapan karbon disebabkan karena pembakaran yang tidak sempurna terhadap karbon ini. 3. Bahan Bakar Gas Bahan bakar gas (1313G) yang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik umumnya gas bumi, yaitu gas yang didapat dari dalam bumi yang berasal dari kantong gas yang hanya berisi gas yang dalam bahasa Inggris disebut natural gas, atau dari kantong gas yang ada di atas kantong minyak yang dalam bahasa Inggris disebut petroleum gas (lihat Gambar III.61 A dan Gambar III.61 B). Bahan bakar cair dan bahan bakar gas adalah sama-sama persenyawaan hidrokarbon. Hanya saja gas dalam keadaan normal artinya pada sulm dan tekanan udara bebas berada dalam fase gas karena titik didihnya (yang juga titik embunnya) berada jauh di bawah O0C. Agar dapat dengan mudah diangkut dalam jarak yang jauh, ada gas yang dicairkan dalam bejana bertekanan finggi seperti liquefied natural gas (LNG) dan elpiji (liquefied petroleum gas /LPG). Gas elpiji dalam tabung banyak digunakan sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga di Indonesia. Gas LNG dari Indonesia diekspor, antara lain ke Jepang di mana di Jepang digunakan untuk pembangkitan tenaga listrik. Di Indonesia, pusat-pusat listrik yang menggunakan BBG umumnya dipasok melalui pipa. Pipa pemasok gas adalah milik perusahaan gas atau milik PERTAMINA. Instalasi pipa pemasok gas harus dilengkapi dengan pengatur tekanan, katup penyetop pasokan, pengukur pemakaian gas, saringan serta penangkap air dan kotoran. Pasokan gas bagi pusat listrik, misalnya bagi PLTU dan PUG, tekanannya sedikit mungkin harus konstan agar tidak menyebabkan nyala gas (lidah api gas) dalam ruang bakar terganggu yang selanjutnya dapat menimbulkan gangguan penyediaan tenaga listrik. Berbeda dengan pada pemakaian bahan bakar padat dan bahan bakar cair, pada pemakaian bahan bakar gas, tidak ada tempat penimbunan. Tetapi pada pemakaian gas, bahaya terjadinya kebakaran paling besar. Hal ini disebabkan oleh kebocoran gas tidak terlihat oleh mata. Pemakaian bahan bakar gas umumnya dinyatakan dalam standard cubiefoot (SCF), di mana yang dimaksud dengan standard di sini adalah dalam keadaan suhu 60F (Fahrenheit) dan tekanan 30 inci air raksa (Hg). Dalam pembangkitan tenaga listrik, sering digunakan besaran MMSCF, yaitu juta standard cubic foot. Karena keadaan di lapangan seringkali tidak sama dengan keadaan standard tersebut di atas, maka diperlukan rumus untuk mengkonversikan keadaan lapangan ke keadaan standard: Nilai pn bisa didapat dari Tabel III.5 yang menggambarkan sifat termodinamika dari uap. Dari uraian di atas, terlihat bahwa kebutuhan oksigen O2 untuk pembakaran gas alam tergantung pada komposisinya. Seperti halnya pada bahan bakar minyak, komponen terbesar pada gas alam seperti terlihat pada Tabel III .6 adalah CH4 (methane) dan gas ini akan terbakar. Dibandingkan dengan batubara dan bahan bakar minyak, sebagai bahan bakar, gas alam relatif lebih bersih karena tidak membawa banyak unsur yang berasal dari dalam tanah yang dapat merusak alat-alat unit pembangkit, seperti silika, belerang, vanadium, kalium, dan natrium. Oleh karena. itu, unit pembangkit termal yang memakai gas bisa mempunyai selang waktu pemeliharaan yang lebih lama dibanding apabila memakai batubara atau memakai BBM. 3.5.2 Turbin Cross Flow Turbin crossflow adalah turbin air yang akhir-akhir ini dikembangkan untuk tinggi terjun antara 3 -10 meter dengan debit air yang besarnya mencapai 30 m3/detik. Konstruksi turbin ini digambarkan oleh Gambar III.63 dan tampak bahwa roda air turbin crossflow panjang yang berfungsi menangkap air yang tedun dari sungai. panjangnya roda air ini tergantung pada banyak sedikitnya air yang akan ditangkap. Dengan konstruksi yang panjang ini, maka bangunan sipil pengarah air menjadi sederhana, tetapi pengaturan daya sulit dilakukan. Oleh karena itu, turbin ini hanya baik untuk beban konstan, misalnya menggerakkan generator asinkron dan paralel dengan sistem besar. Daya yang dihasilkan turbin cross flow terbesar baru berkisar di sekitar 400 M, cocok untuk listrik pedesaan karena konstruksinya yang relatif sederhana. 3.5.3 Perlindungan Katodik (Cathodic Protection) Masalah perlindungan katodik terutama timbul pada instalasi PLTU, yaitu di kondensor, di pipa masuk air pendingin (water intake) dan di dermaga tempat membongkar bahan bakar. Perlindungan katodik ini diperlukan untuk mencegah efek elektrolisis yang terjadi yang bisa menyebabkan bagian-bagian instalasi menjadi keropos. Efek elektrolisis ini terjadi karena adanya zat yang dalam hal ini air (pendingin) yang menempel pada bagianbagian instalasi dengan suhu yang berbeda sehingga timbul beda potensial antara bagian-bagian instalasi yang selanjutnya menimbulkan arus listrik. Gambar III.64 menggambarkan efek elektrolisis yang timbul dalam sebuah kondensor PLTU. Air pendingin yang keluar dari kondensor mempunyai suhu t2 yang lebih tinggi daripada suhu air pendingin yang masuk kondensor, yaitu t1. Dinding kondensor yang kanan, yaitu bagian yang terkena air yang bersuhu t2 akan lebih banyak melepas elektron bebasnya daripada dinding kiri yang bersentuhan dengan. air masuk yang bersuhu t1. Akibatnya, dinding kanan mempunyai potensial listrik yang lebih positif dari pada dinding kiri. Selanjutnya arus listrik akan mengalir dari dinding kanan ke dinding kiri melalui dinding atas dan bawah kondensor. Di dalam air (pendingin) yang ada dalam kondensor, arus listrik mengalir dari kiri ke kanan. Hal ini menyebabkan ion-ion Fe+ mengalir dari dinding kiri ke dinding kanan. sehingga timbul efek elektrolisis. Ion-ion Fe+ ini sebagian ada yang mengalir dan menempel pada pipa-pipa kondensor yang terbuat dari tembaga, karena tembaga lebih banyak melepas elektron bebas ke dalam air daripada besi sehingga potensial listriknya menjadi lebih positif daripada besi. Efek elektrolisis tersebut di atas lama kelamaan menyebabkan menipisnya dinding kiri dan menebalnya dinding kanan. Begitu pula pipa-pipa tembaga akan menebal karena ditempeli besi yang berasal dari aliran ionion Fe+. Penipisan dinding kiri dari kondensor lama kelamaan dapat merusak dinding tersebut karena menjadi keropos. Di lain pihak, penebalan/pelapisan pipa-pipa kondensor yang terbuat dari tembaga dengan besi akan mengurangi daya hantar panasnya karena besi mempunyai daya hantar yang lebih rendah daripada tembaga. Hal ini selanjutnya akan menurunkan kapasitas pendinginan dari kondensor tersebut. Untuk mencegah terjadinya efek elektrolisis yang tidak menguntungkan seperti tersebut di atas, maka dipasang rangkaian listrik perlindungan katodik seperti ditunjukkan oleh Gambar III.64. Prinsip keda rangkaian ini adalah menyuntikkan arus listrik searah yang arahnya berlawanan dengan arah arus listrik yang menyebabkan timbul efek elektrolisis. Rangkaian ini menggunakan pelat pelindung katodik yang dikorbankan karena akan terimakan dalam proses elektrolisa yang terjadi. Jika pelat pelindung katodik ini habis terelektrolisis, pelat ini dapat diganti dengan yang baru. Selain gaya gerak listrik (GGL) yang timbul antara dinding kanan dan kiri dalam kondensor seperti uraian tersebut di atas, masih ada gaya gerak listrik lain yang terjadi, yaitu GGL kontak antara pipa tembaga dengan dinding besi tempat pipa tembaga tersebut dipasang. GGL kontak ini lebih besar di sebelah kanan dari pada di sebelah kiri, karena suhu di sebelah kanan (t2) lebih besar dari pada suhu di sebelah kiri (t1). GGL kontak ini akan menimbulkan arus listrik yang bersirkulasi dari ujung pipa tembaga kanan ke dinding besi kanan tempat pipa ini dipasang, ke dinding besi atas dan bawah, ke dinding kiri tempat pipa tembaga ini dipasang, ke ujung pipa tembaga di tempat di mana dipasang, yaitu di dinding kiri terus melalui pipa tembaga kembali ke ujung kanan dari pipa tembaga tempat di mana menempel pada dinding besi. Persoalan proteksi katodik juga timbul pada instalasi pemasukan air pendingin (water intake) PLTU maupun PLTD dan juga di dermaga tempat pembongkaran bahan bakar. Pada pipa yang panjang dan ditanam dalam tanah serta mengalirkan air masalah efek elektrolisis seperti tersebut diatas bisa juga tejadi, mengingat suhu dan situasi kimia di sepanjang pipa tidak sama sehingga bisa timbul beda potensial listrik antara bagian-bagian pipa. P adalah pelat pelindung katodik. Suhu t2 > t1 dapat terjadi apabila aliran air pendingin atau karena posisi tiang yang berbeda terhadap sinar matahari. 3.5.4 Pemadam Kebakaran Bahaya kebakaran pada pusat-pusat listrik termis relatif besar, karena adanya bahan bakar dalam jumlah besar yang mudah terbakar. Kebakaran pada dasarnya adalah suatu reaksi kimia dengan oksigen (O2). Kebakaran hanya bisa terjadi kalau: a. Ada bahan yang bisa terbakar (fuel) b. Tercapai suhu yang cukup tinggi, yaitu suhu titik nyala dari bahan yang akan terbakar (ignition source). c. Ada oksigen yang cukup untuk terjadinya kebakaran (oxygen). Untuk mencegah terjadinya kebakaran, maka tiga unsur tersebut di atas (yang sering disebut "segitiga bahaya" (hazard triangel) harus dicegah agar tidak timbul secara bersamaan. Apabila sampai terjadi kebakaran, maka alat pemadam kebakaran umumnya berfungsi menghilangkan unsur b dan unsur c. Menghilangkan unsur b, yaitu suhu yang tinggi, dilakukan dengan cara menyemprotkan air. Sedangkan untuk menghilangkan oksigen, dapat dilakukan dengan cara, menyemprotkan serbuk kimia yang akan mengisolir (mengurung) api terhadap oksigen, atau dapat juga dilakukan dengan menyemprotkan gas CO2 untuk mengusir oksigen yang bertemu dengan api. Pada pusat-pusat listrik, umunmya dipasang instalasi pemadam kebakaran yang akan menyemprotkan air atau menyemprotkan gas CO2+ yang tergantung pada jenis bahan yang menimbulkan kebakaran. Apabila kebakaran ditimbulkan oleh cairan yang mudah terbakar (bensin, minyak, dan lain-lain). Air tidak dapat digunakan karena pembanjiran tempat kebakaran dengan air akan menyebarkan cairan yang sedang terbakar tersebut sehingga api makin meluas. Bentuk kebakaran seperti ini (kebakaran kelas B) yang terbaik adalah pemadam kimiawi kering (bubuk) disusul oleh CO2. Apabila kebakaran terjadi pada bagian-bagian listrik yang bertegangan (kebakaran keluar Q air tidak juga dapat digunakan karena air dapat menghantar listrik; pada keadaan ini pun CO2 dan pemadam kimiawi kering (bubuk) adalah pemadam yang terbaik. Untuk kedua jenis kebakaran ini, pemadam kimiawi kering (bubuk) adalah yang terbaik karena di samping menyelungkupi nyala api agar tidak berkontak dengan oksigen udara, penyelungkupan ini juga melindungi petugas pemadam dari radiasi panas nyala api. Melakukan langkah-langkah untuk mencegah kebakaran adalah lebih baik daripada memadamkan kebakaran yang sudah terjadi. Langkah-langkah pencegahan ini antara, lain adalah: 1. Menjauhkan bahan yang mudah terbakar, misalnya bahan bakar dari suhu yang tinggi. Tangki bahan bakar minyak atau minyak pelumas, terutama apabila ditaruh di tempat yang tinggi harus diperhatikan agar bocorannya atau luapannya tidak menyentuh atau mengenai sesuatu yang bersuhu tinggi, niisalnya pipa gas buang atau pipa uap. 2. Timbunan batu bara harus secara teratur dibalik dan disemprot air untuk mencegah terjadinya penyalaan sendiri (self ignition). 3. Dilarang keras merokok di sekitar instalasi bahan bakar, terutama instalasi bahan bakar gas. 4. Kontak-kontak dan sambungan listrik harus tertutup rapat pada instalasi bahan bakar. 5. Dilarang keras melakukan pekerjaan las pada instalasi bahan bakar yang belum dikosongkan. 6. Instalasi bahan bakar harus dilindungi terhadap sambaran petir. 7. Alat-alat proteksi dari instalasi listrik perlu diuji secara periodik agar pasti berfungsi apabila terjadi gangguan hubung singkat sehingga tidak timbul kebakaran. Personil pusat listrik harus secara periodik dilatih memadamkan kebakaran sehingga jika sampai terjadi kebakaran, kebakaran tersebut dapat segera dipadamkan. Alat-alat pendeteksi terjadinya kebakaran harus diuji secara periodik sehingga terjadinya kebakaran dapat diketahui sedini mungkin. Selain instalasi pemadam kebakaran yang terpasang pada bangunan, harus tersedia pula alat-alat pemadam kebakaran yang mobile yang dapat dipindahkan ke tempat yang memerlukannya setiap saat. 3.5.5 Beberapa Spesifikasi Bahan Bakar Selain calorific value (nilai kalori), masih ada lagi beberapa spesifikasi bahan bakar terutama bahan bakar minyak (BBM) yang sering diperlukan dalam praktik. Spesifikasi ini antara lain: 1. Viskositas (viscosity) Viskositas kinematik BBM (cairan) menggambarkan kekentalan BBM dan hal ini berkaitan dengan tahanan yang dialaminya apabila mengalir melalui pipa atau lubang kecil. Sebagai contoh pemakaian BBM marine fuel oil (MFO) memerlukan pemanasan terlebih dahulu untuk mengurangi viskositas kinematiknya sebelum bisa digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel agar tidak menyumbat pengabut mesin diesel bersangkutan. Viskositas dinamik BBM adalah viskositas kinematik kali massa jenis BBM. Viskositas kinematik diukur dalam Stokes (St), sedangkan viskositas dinamik diukur dalam Poise (P). Sering digunakan centistokes (cSt) = 1072 Stokes. 2. Titik Tuang (Pour Point) Titik tuang minyak (cairan) adalah suhu terendah di mana, minyak masih dapat dituang. Hal ini diperlukan di daerah beriklim dingin dalam kaitan dengan keperluan menuang BBM atau pelumas di mana satuannya adalah dalam derajat (0C) Celcius atau, derajat (0F) Fahrenheit. 3. Titik Nyala (Flash Point) Titik nyala adalah suhu terendah minyak harus dipanaskan agar menghasilkan uap secukupnya untuk bercampur dengan udara dan dapat menyala (flamable) bila dilewati angka api kecil. Satuannya adalah derajat (0C) Celcius atau, derajat (0F) Fahrenheit. 4. Titik Bakar (Ignition Point) Titik bakar adalah suhu terendah di mana pada kondisi cukup oksigen, pembakaran spontan terjadi. Satuan titik bakar adalah derajat (0C) Celcius atau derajat (0F) Fahrenheit. Titik bakar minyak baik BBM maupun minyak perlu diperhatikan dalam kaitannya dengan suhu, ruangan tempat penyimpanannya. Apabila suhu ruangan penyimpanan mencapai titik bakarnya, maka minyak yang disimpan tersebut akan menyala sendiri dan menimbulkan kebakaran. Kebakaran-kebakaran yang terjadi di pusat listrik, antara lain disebabkan oleh adanya minyak pelumas atau BBM yang bocor atau meluap dari tangkinya, kemudian mengenai asbes isolasi pembalut pipa gas buang PLTD atau pipa uap PLTU yang suhunya mencapai titik bakar minyak yang mengenainya sehingga minyak tersebut menyala sendiri dan menimbulkan kebakaran dalam pusat listrik. Titik bakar batubara lebih tinggi dari pada fitik bakar BBM. Oleh karena itu, start pembangkit listrik dilakukan dengan menggunakan BBM karena suhu ruang bakar masih rendah. 5. Titik Api (Fire Point) Titik api adalah suhu terendah minyak yang harus dipanaskan untuk menghasilkan uap secukupnya agar bercampur dengan udara dan dapat terbakar selama paling sedikit 5 detik. Satuan titik api adalah derajat (0C) Celcius atau, derajat (0F) Fahrenheit. Suhu ini juga perlu diperhatikan seperti halnya titik bakar, walaupun penyalaan minyak yang terjadi belum stabil, paling sedikit 5 detik, tetapi hal ini sudah membahayakan. 6. Angka Oktan (Octane Number) Angka oktan adalah angka yang menggambarkan banyaknya dalam persentase (%) volume isooctane dalam campuran yang terdiri dari isooctane dan n-heptane yang tidak menimbulkan letupan (knock) pada minyak bakar yang diuji dalam ruang kompresi sebuah silinder motor bakar. Satuan angka oktan adalah persen (%). Angka oktan = 70 berarti pada bahan bakar yang mempunyai angka oktan ini 70 % volumenya adalah isooctane dan 30 % volumenya adalah n-heptane. Angka oktan beberapa BBM adalah Bensin 80-85 Premium 95-98 Super 99-100. Makin tinggi angka oktannya, maka makin tinggi perbandingan kompresi silinder motor bakar yang bisa digunakan. Dari tinjauan termodinamika, makin tinggi perbandingan kompresi yang digunakan, makin efisiensi motor bakar yang didapat. Pada motor bensin, penyalaan kabut BBM dalam silinder dilakukan menggunakan busur listrik dari busi sehingga dapat digunakan bahan bakar dengan angka oktan tinggi yang tidak akan menyala sebelum ada loncatan busur listrik dari busi. Pada motor diesel bahan bakar diharapkan agar menyala sendiri (tanpa busur listrik dari busi) saat mencapai akhir langkah kompresi. Oleh karena itu, dapat digunakan BBM yang lebih murah daripada BBM motor bensin. 7. Uji Ketergilingan (Grindability Test) Uji ketergilingan adalah pengujian untuk menentukan tingkat ketergilingan relatif atau kemudahan menghancurkan batubara yang sedang diuji dengan membandingkannya terhadap batubara standar. Hasil dari uji ketergilingan ini menggambarkan tingkat kekerasan batubara yang diperlukan untuk membuat desain mesin giling batubara, pada PLTU. BAB IV KESIMPULAN 4.1 Pemeliharaan Pemeliharaan adalah kegiatan untuk menjaga atau memelihara fasilitas dan atau peralatan serta mengadakan perbaikan atau penyesuaian dan atau mengganti yang diperlukan sehingga terdapat suatu keadaan operasi produksi yang memuaskan. Jenis pemeliharaan terdiri dari dua macam, yaitu: a) Pemeliharaan pencegahan (preventive maintenance), dan b) Pemeliharaan perbaikan (corrective atau breakdown maintenance). Masalah atau persoalan dalam pemeliharaan meliputi persoalan teknis dan persoalan ekonomis. Pada persoalan teknis yang perlu diperhatikan adalah tindakan apa yang harus dilakukan untuk memelihara atau merawat dan atau memperbaiki/mereparasi mesin atau peralatan yang rusak, serta alat-alat atau komponen apa saja yang harus dibutuhkan dan harus disediakan agar tindakan pada pekerjaan pemeliharaan atau merawat dan atau memperbaiki mesin atau peralatan yang rusak dapat dilakukan. Pada persoalan teknis: apakah sebaiknya dilakukan preventive maintenance atau corrective maintenance, apakah sebaiknya peralatan yang rusak diperbaiki di dalam perusahaan atau di luar perusahaan, dan apakah sebaiknya peralatan atau mesin yang rusak diperbaiki atau diganti. Jenis-jenis pemeliharaan yang dapat dilakukan oleh bagian maintenance, meliputi: a) Pemeliharaan bangunan b) Pemeliharaan peralatan bengkel c) Pemeliharaan peralatan elektronika d) Pemeliharaan untuk tenaga pembangkit e) Pemeliharaan penerangan dan ventilasi f) Pemeliharaan material handling dan pengangkutan g) Pemeliharaan halaman dan taman h) Pemeliharaan peralatan service i) Pemeliharaan peralatan gudang Pemeliharaan peralatan diperlukan untuk mempertahankan efisiensi. Menjaga investasi, mempertahankan keandalan, dan mempertahankan umur ekonomis. Khusus untuk pusat pembangkit listrik, bagian-bagian peralatan yang memerlukan pemeliharaan terutama adalah: a) Bagian-bagian yang bergeser, seperti: bantalan, cincin pengisap (piston ring), dan engsel-engsel. b) Bagian-bagian yang mempertemukan zat-zat dengan suhu yang berbeda, seperti: penukar panas (heat exchanger) cran ketel uap. c) Kontak-kontak listrik dalam sakelar serta klem-klem penyambung listrik. Tugas kegiatan pemeliharaan meliputi: a) Inspeksi (Inspection) b) Kegiatan teknik (engineering) c) Kegiatan produksi (production) d) Kegiatan adminstrasi (clerical work) e) Pemeliharaan bangunan (housekeeping) Pelaksanaan pemeliharaan fasilitas dan peralatan memerlukan: a) Berpedoman pada petunjuk peralatan atau mesin (manual book), meliputi: Kegunaan dari mesin atau peralatan Kapasitas mesin pada waktu atau umur tertentu Cara memakai atau mengoperasikan mesin dan atau peralatan Cara memelihara dan memperbaiki mesin dan atau peralatan b) Dengan berpedoman kepada buku petunjuk, melputi: Usaha-usaha yang harus dilakukan dalam pemakaian dan pemeliharaan mesin pada waktu mesin berumur tertentu Penggunaan mesin dan atau peralatan harus sesuai dengan fungsi atau kegunaan Cara-cara kegiatan teknis pemeliharaan dan perbaikan yang harus dilakukan pada mesin tersebut Syarat-syarat yang diperlukan agar pekerjaan bagian pemeliharaan dapat efisien adalah: a) Harus ada data mengenai mesin dan peralatan yang dimiliki perusahaan. b) Harus ada perencanaan (planning) dan jadwal (scheduling). c) Harus ada surat tugas yang tertulis. d) Harus ada persediaan alat-alat/sparepart. e) Harus ada catatan. f) Harus ada laporan, pengawasan dan análisis. Usaha-usaha untuk menjamin kelancaran kegiatan pemeliharaan adalah: a) Menambah jumlah peralatan para pekerja bagian pemeliharaan. b) Menggunakan suatu preventive maintenance. c) Diadakannya suatu cadangan di dalam suatu sistem produksi pada tingkat-tingkat yang kritis (critical unit). d) Usaha-usaha untuk menjadikan para pekerja pada bagian pemeliharaan sebagai suatu komponen dari mesin dan atau peralatan yang ada BAB I PENDAHULUAN 1.1 Gambaran Umum Penukar panas atau dalam industri kimia populer dikenal dengan istilah heat exchanger (HE), adalah suatu alat yang memungkinkan perpindahan panas dan bisa berfungsi sebagai pemanas maupun sebagai pendingin. Biasanya, medium pemanas dipakai uap lewat panas (super heated steam) dan air biasa sebagai air pendingin (cooling water). Penukar panas dirancang sebisa mungkin agar perpindahan panas antar fluida dapat berlangsung secara efisien. Pertukaran panas terjadi karena adanya kontak, baik antara fluida terdapat dinding yang memisahkannya maupun keduanya bercampur langsung begitu saja. Penukar panas sangat luas dipakai dalam industri seperti kilang minyak, pabrik kimia maupun petrokimia, industri gas alam, refrigerasi, pembangkit listrik. Salah satu contoh sederhana dari alat penukar panas adalah radiator mobil di mana cairan pendingin memindahkan panas mesin ke udara sekitar. Beberapa jenis penukar panas : Shell and Tube Heat Exchanger Double Pipe Heat Exchanger Spiral Heat Exchanger Plate Heat Exchanger BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Plate Heat Exchanger adalah salah satu jenis alat penukar panas yang terdiri atas paket pelat-pelat tegak lurus bergelombang atau dengan profil lain, yang dipisahkan antara satu dengan lainnya oleh sekat-sekat lunak. Pelat-pelat ini dipersatukan oleh suatu perangkat penekan dan jarak antara pelat-pelat ditentukan oleh sekat-sekat tersebut. Pada setiap sudut dari pelat yang berbentuk empat persegi panjang terdapat lubang. Melalui dua di antara lubang-lubang ini media yang satu disalurkan masuk dan keluar pada satu sisi, sedangkan media yang lain karena adanya sekat mengalir melalui ruang antara disebelahnya. Dalam hal itu hubungan ruang yang satu dan yang lainnya dimungkinkan. pelat-pelat yang dibentuk sesuai kebutuhan dan umumnya terbuat dari baja (stainless steel type 304, 316, 317) atau logam lainnya. Karena setiap pelat memiliki luas permukaan yang sangat besar, maka dihasilkan daerah terjadinya transfer panas yang sangat besar pula. Sehingga bila dibandingkan dengan Shell and Tube Heat Exchanger yang ukurannya sama, Plate Heat Exchanger memiliki kemampuan untuk mentransfer panas lebih banyak. Sehubungan dengan koefisienan transfer panas yang tinggi dari pelat, Plate Heat Exchanger biasanya berukuran lebih kecil bila dibandingkan Shell and Tube Heat Exchanger yang memiliki kapasitas yang sama. Gambar Plate Heat Exchanger PHE yang banyak dijumpai di industri adalah type: Glue type Tipe glue ini memerlukan lem untuk memasang gasket pada plat PHE. Lem yang digunakan hendaknya ialah lem yang mempunyai ketahanan terhadap panas yang baik. Clip type Luar gasket tipe ini terdapat clip-clip, sehingga dalam pemasangannya cukup menancapkan clip-clip tersebut ke lubang yang terdapat pada plat. Pemasangan gasket tipe ini lebih mudah dan ringkas jika dibandingkan dengan tipe glue. Klasifikasi alat penukar panas Berdasarkan kontak antara bahan atau fluida Pertukaran panas langsung Bahan yang dipanaskan atau yang didinginkan dikontakan langsung dengan media pemanas atau pendingin. Pertukaran Panas tidak langsung Memungkinkan terjadinya perpindahan panas dari satu cairan fluida ke fluida lain melalui dinding pemisah. Berdasarkan arah aliran Penukar panas satu lintas (single-pass) Penukar panas aliran searah (parallel-flow) Penukar panas berlawanan arah (Counter-flow) Penukar panas aliran lintang (Cross-flow) 2.2 Bagian-Bagian dari Plate Heat Exchanger Gasket terbuat dari karet (non logam) atau bahan yang biasa digunakan adalah nitrile dan ethylene propylene rubber (EPR/EPDM) Nitrile : -400F - 2500F untuk temperatur rendah Nitrile : -400F - 2500F untuk temperatur tinggi EPR/ EPDM : -800F – 3000 F sangat tahan terhadap air yang sangat panas dan uap serta memiliki ketahanan yang baik untuk kompresi atau volume yang besar.s fungsi gasket ini adalah sebagai perekat alat atau pengatur aliran fluida, sehingga antara fluida yang satu dengan fluida yang lain tidak mengalami kontak secara langsung yang menyebabkan kebocoran. Pelat penekan (Compression Plate) terbuat dari logam yang berfungsi sebagai penekan pelat agar pada saat operasi alat berjalan tidak ada rongga didalam aliran fluida agar tidak terjadi kebocoran. Pelat (plates), umumnya berukuran 0,4 - 0,6 mm terbuat dari stainless steel atau titanium dan terdapat pada berbagai macam susunan yang berombak-ombak, berfungsi sebagai tempat mengatur fluida serta tempat terjadinya pertukaran panas antara fluida panas dengan fluida dingin. Fluida pada pelat ini mengalir secara turbulen, hal ini dikarenakan bentuk dari pelat tersebut yang bergerigi sehingga pertukaran panas dapat berlangsung secara cepat. Makin banyak pelat tekanan makin besar. Tipe Pelat 1. Vertical, termasuk salah satu pola pelat yang sering digunakan karena mempunyai banyak pembatas untuk mengalir, sehingga menyebabkan banyak gerakan putaran (turbulen), perpindahan panas dengan kecepatan tinggi, dan menurunkan tekanan. 2. Horizontal, juga merupakan pola yang sering digunakan. Mempunyai pembatas, gerak putaran (turbulen), dan penurunan tekanan yang lebih sedikit dibandingkan pola vertical 3. Combination, penggunaan pola pelat ini biasanya ditujukan untuk hasil pemanasan dan penurunan tekanan yang lebih optimal. 4. Pelat penyangga tetap (fixed frame), terbuat dari logam dan berfungsi menjaga pelat agar tetap stabil Alat penekan (Compression Bolt), berupa baut pelat baja yang digunakan untuk menekan pelat dan frame 6. Guide Bars, berupa batang yang terbuat dari carbon steel atau stainless steel yang mendukung dan menjaga agar pelat berjajar secara rapi. 7. Front and Rear Heads . (Bagian depan dan kepala bagian belakang), merupakan bagian yang dilapisi oleh frame carbon steel yang melekat pada kumpulan pelat yang ditekan. 2.3 Sistem Kerja dari Plate Heat Exchanger Produk akan dipanaskan dan masuk kedalam suatu larutan yang kemudian akan mengalir pada sebuah pelat. Proses pemanasan ini terjadi dengan adanya medium pemanas yang mengalir pada saluran dan pelat yang lainnya. Dimana pelat yang telah tersusun ini akan secara bergantian mengalirkan produk dan medium pemanas. Pelat yang dialiri produk tidak akan dialiri oleh komponen lain. Cairan panas yang melintasi bagian bawah head dialirkan ke atas melintas diantara setiap plae genap sementara cairan dingin pada bagian puncak head dialirkan turun diantara plat-plat ganjil. Arah aliran produk dan medium pemanas di dalam pelat biasanya berbeda atau boleh dikatakan mengalir secara berlawanan. Pada umumnya produk akan masuk melalui saluran atas dan mengalir kebawah melewati pelat, sehingga aliran keluaran produk akan berada dibawah, sedangkan medium pemanas akan masuk melalui saluran yang berkebalikan dari produk, yaitu masuk melalui saluran bawah dan mengalir ke atas melewati pelat, sehingga aliran pengeluaran medium pemanas akan berada diatas. Arah aliran yang berlawanan ini dimaksudkan agar proses pemanasan dapat lebih cepat berlangsung. Produk yang mengalir pada suatu pelat akan terhimpit oleh medium pemanas dengan arah aliran yang berbeda, sehingga produk akan cepat memanas karena tertekan oleh pelat yang mengalirkan medium pemanas. Produk yang telah menjadi panas dan medium yang telah mengalir pada suatu pelat akan mengalir keluar. Saluran pengeluaran medium pemanas dan produk ada dua macam tergantung dari rangkaian pelat yang digunakan, baik itu seri maupun paralel. Pada rangkaian seri produk yang masuk dan keluar akan melewati ports pada bagian front head yang sama. Sedangkan pada rangkaian paralel produk dan medium pemanas akan masuk dan keluar melewati bagian yang berbeda, yaitu masuk melewati ports pada bagian front head dan keluar melalui ports pada bagian belakangnya. 2.4 Komponen PHE Plate Frame Gasket Plate dan Frame Pelat dari Heat Exchanger ini normalnya memiliki ketebalan berkisar antara 0,5 hingga 3 mm dan jarak antara tiap pelat antara 1,5 hingga 5 mm. Luas permukaan plate & frame bervariasi dari yang paling kecil sebesar 0,03 m2 sampai dengan yang paling besar yaitu 1500 m2. Material palate antara lain Stainless steel,Titanium, Paduan nikel Laju alir maksimum fluida yang diizinkan terbatas hingga 2500 m3/jam. Working pressure recomended for Gasketed PHE & Welded PHE. - Untuk gasket working pressure: vakum to 25 bar - Untuk welded PHE ( module ): vakum to 32 bar 2.5 Prinsip Alat Ukur PHE Alat ukur laju alir Alat ukur tekanan Alat ukur suhu 2.6 Kelebihan PHE Mempunyai permukaan perpindahan yang sangat besar pada volume alat yang kecil,sehingga perpindahan panas yang efisien. Mudah dirawat dan dibersihkan Mudah dibongkar dan dipasang kembali ketika proses pembersihan Waktu tinggal media sangat pendek Dapat digunakan untuk cairan yang sangat kental (viskos) Plate and Frame lebih fleksibel, dapat dengan mudah pelatnya ditambah Ukuran yang lebih kecil dapat mengurangi biaya dalam segi bahan (Stainless Steel,Titanium, dan logam lainnya) Aliran turbulensinya mengurangi peluang terjadinya fouling dan sedimentasi 2.7 Kekurangan PHE Pelat  merupakan bentuk yang kurang baik untuk menahan tekanan. Plate and Frame Heat Exchanger tidak sesuai digunakan untuk tekanan lebih dari 30 bar. Pemilihan material gasket yang sesuai sangatlah penting Maksimum temperatur operasi terbatas hingga 250 oC dikarenakan performa dari material gasket yang sesuai. BAB III PEMBAHASAN Cara mengangkut dan mendirikan PHE Plate heat exchanger (PHE) merupakan apparatus yang berat. Melihat model dan dimensinya, pengangkutan PHE harus dilakukan dengan cara digantung baik dengan alat gantung cukup kuat seperti crane dan forklift. Gunakan tali untuk menggantunya, jangan gunakan alat kasar atau keras seperti rantai karena akan merusak permukaan PHE. Juga tidak dibenarkan mengangkut PHE langsung dari bagian bawah PHE dengan forklift karena beresiko jatuh atau terjadi kerusakan pada permukaan PHE. Jika PHE dikirim dalam kondisi tergeletak, dirikanlah PHE dengan perlahan-lahan dan hati-hati dengan menggunakan tali yang kuat. Pastikan operator selalu menggunakan alat pelindung diri (alat keselamatan kerja) untuk mengindari hal-hal yang tidak diinginkan. 3.2 Perawatan Umum Jika pressure drop naik pada PHE Penyebab : Ada kotoran dalam PHE (PHE tersumbat) Tindakan: Bersihkan pipa-pipa sebelum start up Bersihkan plate (jika kejadiannya setelah proses berjalan) Media yang masuk PHE perlu diberi filter. Penyebab : Viskositas Tindakan: Check viskositas dan jika perlu setel sesuai desain. Check apakah temperature turun sampai dibawah temperature desain Penyebab : Kesalahan koneksi pada sistem perpipaan Tindakan: Check koneksi dan sesuaikan dengan drawing. Penyebab: Kuantitas aliran terlalu besar Tindakan: Atur kuantitas aliran dengan benar. Menurunnya kapasitas HE Penyebab: PHE terkotori/tersumbat oleh kotoran dari luar, seperti serpihan plastik Tindakan: Bersihkan plate Media yang masuk PHE perlu diberi filter. Penyebab: Aliran terlalu tinggi/cepat. Tindakan: Setel dan sesuaikan. Penyebab : Kesalahan koneksi terhadap sistem perpipaan Tindakan: Check koneksi dan sesuaikan dengan drawing Penyebab: Akumulasi secondary media di dalam HE (seperti oli, dan non-condensable gas) Tindakan: Buat alat yang sesuai untuk mengalirkannya. Alat ini bisa berupa oil drainage yang dibuka dalam periode tertentu sesuai dengan keadaan. Kebocoran Penyebab: Tekanan dalam HE melebihi tekanan ijin. Tindakan: Kurangi tekenan sesuai dengan set point. Penyebab: shock pressure/tekanan mendadak. Tindakan: Hindari terjadinya tekanan mendadak dengan mengatur sistem sebaik mungkin, membuka dan menutup sistem dengan smooth. Penyebab: Rusaknya gasket karena pengaruh serangan medium. Tindakan: Ganti gasket, jika perlu ganti dengan material lain yang lebih baik. Penyebab: Terbloknya aliran dalam HE. Tindakan: Bersihkan plate Beri saringan/filter. Tercampurnya media Penyebab: Plate tidak terinstall dengan benar Tindakan: Install plate sesuai panduan. Penyebab: Korosi Tindakan: Cari penyebab korosi dan ganti plate baru Ganti dengan plate yang dengan material yang tahan korosi. Penyebab: Koneksi tidak sesuai Tindakan: Check dan sesuaikan dengan drawing. Perawatan komponen Plate Minimum dimensi paket plate harus dijaga supaya tidak berubah. Melebihi ukuran minimum dimensi ini bisa berakibat rusaknya plate dan membutuhkan waktu dan biaya tambahan yang yang harus ditanggung oleh pemilik. Pemeriksaan dan penggantian gasket Pembersihan plate Pembersihan saluran cairan Pengencangan baut BAB IV KESIMPULAN Plate Heat Exchanger merupakan salah satu jenis heat exchanger yang memiliki berbagai kelebihan dibanding heat exchanger yang lain. Salah satu kelebihannya adalah permukaannya yang luas sehingga perpindahan panas yang terjadi semakin besar walaupun volumenya yang sangat kecil. Plate-plate dalam PHE ini dapat dipasang dan dibongkar dengan mudahnya sehingga dalam perawatannya mun mudah. Namun perlu diperhatikan jika terjadi kenaikan pressure drop, kebocoran dan kerusakan lainnya. Hal ini harus langsung ditangani dengan baik agar alat dapat digunakan kembali. BAB I PENDAHULUAN Gambaran Umum Reboiler merupakan suatu alat yang digunakan untuk merubah fasa cair menjadi fasa uap, dimana uap tersebut berfungsi sebagai media untuk proses pemisahan. Reboiler identik dengan Heat Exchanger Sheel and tube.Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam pemilihan reboiler: ruang yang tersedia jumlah pekerja yang diperlukan fraksi dari cairan dimenara yang diuapkan kecenderungan untuk pencemaran temperature yang tersedia temperature yang diperlukan Reboiler ialah Heat Exchanger yang secara tipikal dipasang pada kolom distilasi. Reboiler menghasilkan uap untuk separasi distillasi fraksional seperti kondenser menhasilkan refluks liquid yang mana dikembalikan ke kolom distillasi. Secara umum reboiler merupakan alat penukar panas yang digunakan untuk menyediakan aliran panas untuk destilasi dan proses-proses lainnya yang serupa. Reboiler adalah salah satu bagian integral proses produksi, tetapi bukan merupakan bagian dari sistem steam, karena reboiler terletak jauh terpisah dari boiler utama (atau power house). konsekuensinya, umunya perhatian yang ditujukan pada reboiler lebih kecil bila dibandingkan dengan boiler utama hingga sebuah kegagalan terjadi. Pendekatan proaktif dari optimasi mekanik dan perlakuan kimiawi dan monitoring direkomendasikan untuk meminimasi deposit dan korosi dan memaksimalkan ketahanan sistem dan efisiensi energi. Prinsip kerja reboiler pada dasarnya sama dengan Heat Exchanger secara umum, namun reboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan tambahan lebih daripada sekedar Heat Exchanger sebagai instrumen, sehingga reboiler tidak dapat berdiri sendiri. Reboiler terdiri atas beberapa sistem yang berhubungan, misalnya sistem heat exchanger dan sistem kolom (destilasi, evaporasi, dan yang sejenisnya). Kedua sistem itu terhubung menjadi sebuah sistem reboiler dengan adanya pengembalian fluida (panas) ke dalam kolom dari reboiler. BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bagian-bagian Reboiler Heat Exchanger Secara umum, bagian-bagian dari suatu sistem reboiler ialah sebagai berikut: Skematik dari bagian-bagian umum reboiler (penomoran sesuai dengan urutan bagian-bagian reboiler). Skematik tiga dimensi shell and tube Heat Exchanger secara umum Berfungsi sebagai wadah untuk menampung cairan yang akan dipanaskan. Di tempat ini, sebagian cairan akan dipanaskan bercampur dengan cairan yang lebih dingin sehingga akan terjadi homogenitas termal. Sumtank adalah alat yang berfungsi untuk menampung cairan yang akan dipanaskan. Di tempat ini sebagian cairan akan dipanaskan dan akan bercampur dengan cairan yang masih dingin sehingga akan terjadi homogenitas panas dalam cairan tersebut. Shell and tube exchanger merupakan tempat kontak cairan dingin dengan steam. Aliran dingin dari steam dialirkan melalui pipa ke dalam tube sedangkan steam masuk ke dalam shell sehingga akan terjadi perpindahan panas dari steam ke cairan dingin. Pompa sentrifugal yang berfungsi memompa cairan dari sumtank (bawah) ke shell and tube (atas) sehingga cairan tersebut memiliki kecepatan dan head tertentu. Efisiensi dipengaruhi kecepatan dari perpindahan panas pada shell and tube exchanger. Pipa keluaran umumnya berhubungan langsung dengan system-sistem proses seperti destilasi, ekstraksi, dan lain-lain. Sedangkan pipa keluaran sumtank di laboratorium dibuat dari kaca sehingga memudahkan praktek dalam melihat proses yang terjadi. Baffle, berfungsi mengarahkan aliran fluida yang tegak lurus di pipa sehingga menambah kecepatan fluida dan memperbaiki kecepatan perpindahan panas. 2.1.1 Pemilihan Material Seperti pada tabung shell and tube Heat Exchanger, untuk mampu memindahkan panas dengan baik, material tabung perlu mempunyai daya hantar termal baik. Sebab panas ditransfer dari suatu sisi panas kepada suatu sisi dingin melalui tabung, ada suatu perbedaan temperatur antar jarak dari tabung. Oleh karena kecenderungan dari material tabung yang berkenaan dengan panas memperluas dengan cara yang berbeda pada berbagai temperatur, yang berkenaan dengan panas selama operasi. Material tabung juga harus kompatibel dengan fluida yang mengalir pada sisi tube dan shell untuk periode lama di bawah operasi kondisi-kondisi (temperatur, tekanan, pH, dll.) untuk memperkecil kerusakan seperti karatan. Semua kebutuhan ini memerlukan pemilihan hati-hati dari kekuatan, thermally-conductive (konduktif secara termal), corrosion-resistant (tahan korosi), material tabung mutu tinggi, khususnya metal. Pilihan material tabung yang buruk bisa mengakibatkan suatu kebocoran suatu tabung antara sisi tube dan shell yang menyebabkan fluid cross-contamination dan mungkin hilangnya tekanan. tipe-tipe Shell and tube heat exchanger Menentukan letak cairan dalam tube atau shell Corrosion : fluida yang lebih korosif harus ditempatkan didalam tube. Hal ini akan mengurangi biaya material yang mahal, jika fluida korosif ditempatkan dalam shell akan menyebabkan korosi pada dinding luar tube sehingga sukar dibersihkan. Fouling : fluida yang lebih mudah membentuk kerak (fouling) lebih baik ditempatkan di tube agar memudahkan pengontrolan kecepatan fluida. Dengan kecepatan fluida yang lebih besar akan mengurangi pembentukan kerak didalam tube. Temperature fluida : fluida yang memiliki temperature tinggi sebaiknya ditempatkan didalam tube, karena dapat mengurangi kelebihan panas . jika kita tempatkan didalam shell, maka akan banyak panas yang terbuang keluar shell. Tekanan operasi : fluida yang bertekanan tinggi sebaiknya ditempatkan didalam tube. Pipa tekanan lebih murah dibandingkan shell bertekanan. Pressure drop : untuk pressure drop yang sama, koefisien perpindahan panas akan lebih besar jika fluida berada didalam tube. Fluida yang memiliki pressure drop lebih rendah harus ditempatkan didalam tube. Viscosity : jika aliran turbulen, cairan yang viskos ditempatkan didalam shell. Jika aliran laminar, cairan yang viskos ditempatkan didalam tube. Kecepatan aliran : fluida yang alirannya lambat harus ditempatkan didalam shell. Sistem Kerja dan Tipe-Tipe Reboiler Secara umum reboiler berfungsi untuk menguapkan kembali (reboiling) suatu cairan dalam suatu sistem proses tertentu Reboiler mengambil aliran cairan dari bagian bawah kolom sebagai inlet dialirkan ke heat exchanger. Dalam Heat Exchanger aliran cairan itu akan dipanaskan, oleh panas yang dibawa steam pada shell, sampai tervaporisasi kemudian dikembalikan ke kolom kembali. Cairan tervaporisasi tersebut pada kolom dilewatkan pada steam traps (penangkap steam), sehingga steam yang basah kebali lagi ke kolom untuk divaporisasi kembali oleh sistem reboiler. Reboiler bisa digunakan secara parsial atau keseluruhan memvaporisasi aliran cairan umpan. Proses ini terjadi terus menerus sebagai sebuah siklus. Secara umum reboiler dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa tipe, yaitu di antaranya: Reboiler Ketel Kettle reboiler juga telah diketahui sebagai kelompok dari reboiler yang sering digunakan untuk suatu fluida dengan kadar hidrokarbon yang rendah ( contoh : propane dan butane ). Reboiler ketel terdiri atas seperangkat tube di dalam shell ukuran besar. Biasanya rasio tinggi puncak terhadap diameter adalah 1,5 sampai 2. Temperatur di dalam ketel secara substansial seragam. Reboiler tipe ini menangani proses aliran yang berubah – ubah dan perubahan temperature yang tinggi. Lebih baik dari rancangan reboiler lain, tetapi kettle reboiler mempunyai kecenderungan yang tinggi terhadap pencemaran ketika proses berlngsung. Hal ini berarti, tipe kettle reboiler sangat mudah terjadinya kerak yang berasal dari fluida yang digunakan. Ketinggian cairan kondensat harus dijaga agar selalu sejajar dengan tinggi tabung, dengan kata lain harus ada pengendalian ketinggian (control level). Pada jenis ini, harus dibuat ruang yang cukup pada bagian atas untuk tempat pemisahan fasa cair dari fasa gas. Reboiler ini tidak baik bila digunakan pada tekanan tinggi dikarenakan ukuran shell yang berdiameter lebar. Sistem Kerja Aliran cairan dari kolom sump ke bagian bawah dari ketel. Aliran tersebut diuapkan secara parsial. Sebagian kubah atas dari reboiler memisahkan uap dan cairan. Uap mengalir kembali ke tower melalui pipa naik/penaik (riser). Cairan overflow baffles, yang mana diset cukup tinggi untuk menjaga tube di bawah permukaan air. Cairan ini ialah produk bawah. Reboiler Internal atau Stab-in Salah satu variasi dari tipe ketel ialah sebuah internal atau “stab-in” tube bundle yang disisipkan secara langsung ke dalam kolom. Karakter dari reboiler stab – in ini hampir sama dengan kettle reboiler, sedangkan perbedaannya adalah pada reboiler stab – in perubahan panas yang terjadi kecil karena aukuran kapasitasnya terbatas. Biaya yang dikeluarkan untuk stab - in lebih murah namun perawatannya lebih rumit disbanding dengan kettle reboiler. Reboiler Termosifon Termosifon reboiler pada pengoperasiannya menggunakan sirkulasi alami, maksud dari alami disini adalah dengan memanfaatkan adanya gaya gravitasi bumi, dengan aliran proses pada shell – side dikondisikan pada posisi vertical. Reboiler tipe ini tidak memerlukan pompa. Dan kemungkinan terbentuknya kerak sangat sedikit/kecil sekali dikarenakan proses dengan kecepatan relatif tinggi. Seperti pada forced recirculation reboiler, terjadi perpindahan panas sensible yang diikuti dengan pendidihan nukleat. Berdasar sistem aliran, tipe termosifon dibedakan atas: Termosifon reboiler sirkulasi Pada tipe ini air pada kolom dialirkan ke Heat Exchanger, di sini terjadi proses pertukaran panas, sehingga cairan teruapkan dan masuk ke kolom kembali. Fasa gas akan diteruskan naik ke kolom, namun kondnsta akan jatuh ke bawah pada kolom dan ikut mengalir kembali ke Heat Exchanger (inilah yang disebut resirkulasi). Once-through reboiler termosifon Pada tipe ini fluida dingin yang berubah menjadi fasa liquid dan fasa gas akan diteruskan masuk kolom. Namun, fasa liquid yang jatuh ke bawah kolom tidak akan dialirkan ke dalam shell and tube Heat Exchanger. Berdasar posisi shell and tube Heat Exchanger, terdiri dari tipe horizontal dan vertikal. Tipe Horizontal Biasanya fraksi yang dipanaskan di reboiler ini lebih sedikit dibandingkan pada reboiler ketel. Perbedaan static head yang kecil dibutuhkan sebagai pengendali gaya/dorongan untuk resirkulasi. Laju sirkulasi ini bisa dikontrol dengan menutup-buka pipa masukan (inlet line). Adanya gaya dari aliran tersebut menyebabkan temperatur bubble point masukan berbeda dengan keluaran. Berbeda dengan reboiler ketel yang temperaturnya lebih mendekati keseragaman. Akibatnya, perbedaan temperature rata-rata antara shell dan tube akan lebih besar untuk thermosyphon dari pada ketel, atau untuk perbedaan temperature rata-rata yang sama, persentasi penguapan bisa dibuat lebih sedikit. Tabung horizontal ini lebih mudah dibuat dari pada yang vertical. Spesifikasi Horisontal Thermosyphon Pada horisontal thermosyphone ada beberapa spesifikasi antara lain : a. Dimensi diameter shell dan panjang shell - IDs : 12 – 17 ¼ inci; l = 8 ft - IDs : 19 ¼ - 29 inci; l = 12 ft - IDs > 31 inci b. Shell passes (n’) = 2 c. Maksimal 80% dari liquid akan teruapkan d. Flux atau Q/A antara 8.000 – 12.000 Btu/jam.ft2 e. hV tidak boleh lebih dari 300 Btu/jam.ft2.oF Beberapa ketentuan penguapan pada horisontal thermosyphon antara lain : a. Untuk liquid yang dipanasi berupa bahan organik berlaku : Q/A = 8000. s/d. 12000 Btu/jam.ft2 b. Untuk mencari overall heat transfer UD berlaku : (kern, pers. 6.4) c. Penurunan tekanan P pada thermosyphon sama dengan P pada shell and tube, hanya yang perlu diperhatikan adalah de’ = diameter equivalen shell yang dipengaruhi oleh friction Urutan Perancangan Horisontal Thermosyphon Material and Heat balance Q = QS + QV = M . cp . (T1 – T2) = M . Untuk panas sensible : QS = m . CP . (T1 – T1’), dengan range boiling point > 15oF. Untuk panas laten : QV = m1 . (hg – hl) Menghitung TLMTD T = Ft . TLM harga Ft dicari dari gambar 19 Kern karena n’ = 2. Menghitung Suhu Caloric (Tc dan tc) Tc = T2 + Fc (T1 – T2) tc = t2 + Fc (t2 – t1) Mencari IDS dan jumlah pipa dimulai dengan trial Q/A antara 8000 – 12000 Btu/jam.ft2.oF, sehingga didapatkan : dan Tipe Vertikal Sirkulasi ditimbulkan oleh perbedaan pada static head dari suplay cairan dan kolom pada bagian material yang dipanaskan. Fraksi berat keluaran yang teruapkan biasanya berkisar antara 0,1 sampai 0,35 untuk hidrokarbon dan 0,02 sampai 0,10 untuk larutan aqueus. Sirkulasi biasa dikendalikan dengan valve pada jalur masukan. Area aliran pada pipa keluaran biasanya dibuat sama pada semua tube. Perubahan panas maksimum lebih rendah dari pada reboiler ketel. Reboiler vertical ini tidak cocok digunakan untuk temperature rendah dikarenakan tingginya titik didih yang disebabkan oleh static head. Reboiler ini kadang-kadang digunakan ketika media pemanas tidak bisa dilewatkan pada shell. Spesifikasi Vertikal Thermosyphon Pada Vertikal Thermosyphon ada beberapa spesifikasi antara lain : a. Panjang shell mulai dari 16 ft kemudian diturunkan menjadi 12 ft b. Shell passes atau n’ = 1 dan tube passes atau n = 1 c. Maksimal 80% dari liquid akan teruapkan d. Flux atau Q/A antara 8000 – 12000 Btu/jam.ft2 e. hV tidak boleh lebih dari 300 Btu/jam.ft2.oF f. Tipe aliran selalu counter current dimana : hs = koefisien film perpindahan panas sensible, Btu/jam.ft2.oF hv = koefisien film perpindahan panas laten, Btu/jam.ft2.oF Q = jumlah panas yang dipindahkan, Btu/jam QS = jumlah panas sensible, Btu/jam QV = jumlah panas laten, Btu/jam Grafik Perpindahan Panas Penguapan di dalam vertikal thermosyphon bisa terjadi dalam beberapa macam antara lain : penguapan pada titik jenuhnya, penguapan di bawah titik jenuhnya dan penyempurnaan penguapan. Beberapa ketentuan penguapan pada vertikal thermosyphon antara lain : a. Untuk liquid yang dipanasi berupa bahan organik berlaku : Q/A = 8000. s/d. 12000 Btu/jam.ft2 b. Untuk mencari overall heat transfer UD berlaku : c. Penurunan tekanan Panjang dan jumlah tube perlu dicek lebih dahulu untuk melihat apakah P atau Pp ditambah tekanan hidrostatik pada thermosyphon sama dengan P pada kaki Reboiler lebih kecil dari driving force. Driving force = (Z1 x ) / 144 dimana : Z1 adalah tinggi liquid (permukaan) sampai bagian bawah pipa reboiler, ft. dan = densitas liquid, lb/ft3 Reboiler Forced Circulation Reboiler tipe ini menggunakan pompa untuk memindahkan cairan proses, pompa yang umum digunakan adalah pompa sentrifugal. Forced recirculation reboiler mempunyai dua mekanisme dalam perpindahan panas, yaitu perpindahan panas sensible yang diikuti dengan pendidihan nukleat. Aliran proses yang khas pada tube side dalam penukar standar ( standar exchanger ) dikondisikan pada posisi vertical. Pada kecepatan proses yang lambat, unit ini cenderung terjadi pencemaran. Kekurangan: memboroskan energi. Kelebihan dan kekurangan masing-masing tipe reboiler Tipe reboiler kelebihan kekurangan keterangan Kettle reboiler mempunyai penguapan yang tinggi. dapat dianggap sebagai satu teoritical plate mudah perawatan dan pembersihannya. dipakai untuk kecepatan sirkulasi yang rendah. biaya instalasi mahal waktu tinggalnya lama tidak baik untuk operasional tekanan tinggi. transfer panasnya rendah mudah terjadi polimerisasi yang dapat menyebabkan fouling. Perlu dirancang blow down untuk menguras secara kontinyu sehingga dapat mereduksi terjadinya fouling. Internal reboiler biaya instalasi yang rendah tidak butuh ruang yang luas disekitar menara baik untuk proses dengan beban rendah kecepatan perpindahan panasnya rendah sukarnya pemasangan isolasi disekitar reboiler pembersihan dan perawatannya sukar panjang tube reaboiler akan sangat tergantung dengan diameter menara distilasi. Biasanya tidak dianjurkan untuk dipakai. Vertical thermo siphons kecepatan perpindahan panasnya tinggi tidak membutuhkan ruang yang besar waktu tinggalnya kecil dan cepat pengontrolannya mudah. umumnya proses penguapan tidak dapat lebih dari 30% panjang tube tidak lebih dari 5 meter akses untuk perawatan tidak mudah Horizontal thermo siphons mempinyai besaran panas yang cukup. dapat didesain untuk beban panas yang tinggi. waktu tinggal rendah. sukar terjadinya fouling. mudah dikontrol. biaya instalasi murah. persen penguapannya sekitar 35 %. fase pemisahan mungkin terjadi jika kecepatan alir di shell rendah. Once through natural circulation dapat diposisikan secara horizontal / vertical dilihat dari elevasi menara. mempunyai transfer panas yang cukup. setara dengan 1 stagen teoritical plate. waktu tinggalnya cepat. sukar terjadi fouling. kondisi sirkulasi sukar dikontrol. dapat terjadi kelebihan ratio penguapan untuk pemasangan vertical. Penguapan Force circulation cocok untuk larutan pekat high fouling, dan cairan berkandungan padatan. pengontrolan sirkulasi sangat baik. untuk kecepatan sirkulasi tinggi. untuk kebutuhan surface area yang sangat luas. fase pemisahan dapat dihindari. pemanasan lanjut kemungkinan terjadi. daya tinggi untuk pompa pemipaan dan instrument control. bias terjadi kebocoran dibagian seal pompa.. penambahan area untuk instalasi pompa. biaya operasinya tinggi. memboroskan energi Tipe ini dianjurkan jika reboiler tipe horizontal thermosyphon atau reboiler tipe kettle tidak dapat bekerja pada suatu proses. 2.3 Prinsip Instrumentasi Reboiler sebagai suatu sistem memerlukan peralatan tambahan lebih daripada sekedar Heat Exchanger sebagai instrumen, sehingga reboiler tidak dapat berdiri sendiri. Instrumentasi pada reboiler di antaranya adalah sebagai berikut : Steam traps digunakan untuk menangkap kondesat yang terbawa pada aliran steam. Juga membuang kondensat dari reboiler, untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi. Flooding juga mereduksi efisiensi transfer panas sejak transfer permukaan di bawah air hanya panas sensibel, ketika permukaan tube kontak dengan steam, dengan transfer panas laten vaporasi dan sensibel. Pengukur suhu: Termometer atau termokopel, digunakan untuk mengetahui suhu didalam sumtank atau pada aliran cairan masuk Heat Exchanger. Sistem kontrol temperature secara akurat mengontrol aliran steam dan perpindahan panas. Sumumnya sistem kontrol temperatur biasanya terdiri atas valve pengendali aliran/tekanan pada system steam masukan pada reboiler yang terhubung ke temperature keluaran. Pengukur tekanan: Manometer, untuk mengukur tekanan operasi dan mengontrol tekanan proses. Flowmeter untuk mengukur laju alir cairan dingin yang dialirkan. Bisa dikaitkan dengan sistem kontrol temperatur. Fluktuasi temperatur proses dikendalikan oleh modulasi valve pengendali aliran steam. Adanya variasi di dalam aliran fluida membutuhkan algoritma kontrol proses yang kompleks yang digunakan untuk laju alir atau kombiasi antara laju alir dengan suhu untuk menjalankan valve pengendali steam. Pengukur level, untuk mengendalikan tinggi cairan proses, baik pada kolom maupun Heat Exchanger. Bisa digunakan untuk mencegah flooding. Flooding dapat meningkatkan resiko korosi. Venting. Ditempatkan untuk meningkatkan efisiensi operasional pada beberapa reboiler. Misalkan dengan mengeluarkan (venting) non-condensable gas (gas yang tidak bisa terkondensasi), seperti karbon dioksida, amonia, dan udara dari reboiler akan meningkatkan efisiensi transfer panas. Vent hasrunya ditempatkan dekat bagian atas bagian atas tube sheets (pada reboiler orientasi vertikal) dan downstream (hilir) dari discharge pass (pada reboiler orientasi horizontal). Vent seharusnya ditempatkan pada ruangan uap sedekat mungkin ke level cairan pada reboiler orientasi horizontal maupun vertikal. 2.4 Optimasi Reboiler Operasi optimisasi rebooiler membutuhkan perhatian baik operasi mekanis, operasi uap air, pengolahan kimia air maupun program pengawasan. 2.4.1 Operasi Mekanis Ada beberapa operasi mekanis yang dapat membatasi efisiensi perpindahan panas, termasuk vapor lock, penggenangan, dan perpindahan panas yang sedikit. Penyelesaian dari permasalahan-permasalahan ini adlah sebagai berikut: pembuatan lubang udara, instalasi dan perawatan steam traps, pemilihan logam yag tepat, penggunaan katup kendali yang cocok dan pemilihan algoritma kendali proses yang tepat. Pembuatan lubang udara Efisiensi operasi beberapa reboiler bisa ditingkatka dengan penambahan lubang udara. Lubang udara untuk gas-gas tak terkondenasi seperti karbon dioksida, ammonia dan udara dari reboiler dapat meningkatkan efisiensi perpindahan panas. Sebagai contoh, lubang untuk karbon dioksida dapat mengurangi risiko pengkaratan saat kondensat terakumulasi di reboiler. Lubang udara diletakkan pada bagian atas dari tubesheets pada reboiler berorientasikan vertical, dan diletakkan di bagian aliran hilir pada reboiler berorientasikan horizontal. Lubang udara harus diposisikan pada bagian uap yang dekat dengan permukaan cairan. Lubang udara benar-benar penting selama proses start up untuk membersihkan gas tak terkondensasikan yang mungkin terakumulasikan selama down time. Beberapa reboiler memiliki garis keseimbangan yang menyesuaikan tekanan pada reboiler selama proses startup dan shutdown. Plant biasanya memasang lubang udara di atas garis keseimbangan yang terbuka selama proses start up ataupun shutdown untuk mencegah vapor lock. Katup kendali aliran masuk yang tepat Katup kendali uap air mungkin saja berukuran tidak cocok yang mengakibatkan perubahan kebutuhan operasi. Katup kendali yang terlalu besar ukurannya pada kolom dapat membatasi efisiensi proses jika tekanan pada reboiler secara signifikan lebih rendah daripada tekanan pada garis pasok uap air. Secara termodinamika, katup kendali merupakan system adibatis –tekanan akan menurun pada katup kendali tanpa perubahan suhu--. Saat tekanan berubah dan tekanan tetap sama, uap air akan berubah menjadi superheated. Karena uap air superheated efisiensinya lebih rendah dari pada uap air jenuh, maka tingkat perpindahan panas akan menurun. Instalasi Steam trap Steam trap berfungsi untuk menyalurkan kondensat dari reboiler, mencegah penggenangan, dan lain-lain. Penggenangan akan mengurangi efisiensi perpindahan panas karena perpindahan panas di bawah permukaan hanya menyalurkan panas sensible sedangkan permukaan tube kontak dengan perpindahan uap air baik panas laten dari penguapan ataupun panas sensible. Penempatan steam trap yang tepat adalah pada aliran keluaran uap air pada rebiler. Perlengkapan dengan ukuran yang tepat adalah sangat kritis karena pada trap denga ukuran yang terlalu kecil mengakibatkan garis penyaluran dan garis pengeluaran menghasilkan pengumpulan kondensat pada vessel reboiler. Penggunaan trap dengan ukuran yang terlalu besar dapat mengakibatkan masalah water hammer ketika tekanan diferensial antara trap dan aliran balik kondensat meningkat. Desain trap yang paling sering digunakan adalah jenis inverted bucket dan float and thermostatic. Reboiler harus memiliki steam trap yang terdedikasi. Saat ada satu vessel pengumpulan kondensat atau pot beroperasi di beberapa boiler pada kolom yang sama plant harus menyediakan jalur pemisah kondensat dari tiap reboiler menuju pot. Penggenangan pada reboiler dapat terjadi saat jalur penyaluran kondensat terhubung dengan jalur penyaluran biasa. BAB III PEMBAHASAN 3.1 Perawatan Kimia Tergantung kontaminan yang terdapat pada system, ada tiga cara yang bisa digunakan secara individu ataupun secara kombinasi untuk mengendalikan pengkaratan. Aplikasi dari tiga teknik tersebut terdiri dari beberapa program perawatan kimia, yaitu : Filiming amines Filming amines membentuk lapisan tipis pada permukaan tube, membentuk penghambat fisik pada permukaan tube yang dapat mencegah korosi. Kekuatan dari lapisan kimia ini tergantung dari pH dan konsentrasi larutan. Neutralizing amines Neutralizing amines merupakan program yang paling baik untuk mencegah terjadinya korosi pada system kondensat uap. Terdapat beberapa keuntungan, termasuk metoda control yang sederhana da perawatan kimiawi yang cocok untuk banyak jensi reboiler. Semua kontaminan yang bersifat asam aan dinetralkan ketika konsentrasi neutralisasi amine sesuai dengan kosentrasi kontaminan asam secara stoikiometri. Filming amines with neutralizing amines seringkali filming amines dikombinasikan dengan neutralisasi amine untuk menaikkan pH sampai dengan range control yang diinginkan. Program pelapisan cocok digunakan untuk system kompleks seperti penyulingan. Neutralisasi amine akan terakumulasi pada fasa uap di dalam tangkii ketika hampir semua filming amine tertinggal di fasa liquid. Passivating Agents Di dalam system di mana oksigen terlarut adalah kontaminan, oksigen buangan ditambahkan untuk mengurangi korosi dan melindungi permukaan logam. Oksigen tersebut diketahui sebagai passivating agents karena reaksi kimia antara scavenger dan oksigen terlarut dan reaksi reduksi elektrokimia mirip dengan reaksi reduksi iron oxide dengan oksigen terlarut intuk membentuk magnet. Pada kebanyakan system, passivating agents akan mengurangi konsentrasi iron dalam kondensat. Amina Penetral dengan Passivators Seringkali passivating agent dicampurkan dengan amina penetral dalam produk berformula penuh. Laju umpan diatur oleh system pHirip dengan program amina penetral. Chemical Feed Issues Semua perlakuan kima adalah umpan berkelanjutan, menggunakan perlengkapan umpan kimia secara konvensional. Bagaimanapun, terdapat dua umpan kimia yang menjadi perhatian utama yaitu proses sesuai dari perlakuan secara kimia dan umpan kimia yang strategis. Karena uap sering dimasukan secara langsung kedalam proses aliran, kesesuaian dari perlakuan secara kimia dengan katalis dan proses yang bermacam-macam merupakan hal penting. Dalam kilang minyak, tidak terdapat ketidakcocokan yang biasa antara perlakuan secara kimia dengan katalis dan prosesnya. Dalam proses petrokimia yang lain, terdapat beberapa yang diketahui cocok dengan amina seperti membuat latex atau katalis tertentu. Pabrik sebaiknya mengadakan pembelajaran laboratorium terlebih dahulu. Untuk penggunaan perlakuan kondensat di sistem tidak berlaku sebelumnya, jika permasalahan dari system yang sama tersedia. Setiap proses masalah yang sesuai yang harus dievaluasi masing-masing. Sejenisnya, kilang minyak akan menambah control secara kimia pada korosi pada power house. Pada setiap unit proses, uap akan dicampurkan dengan uap bertenaga dalam dengan membuang boiler panas dan reboiler, menipiskan control korosi pada proses kimia oleh karena itu, disana kemungkinan ketidakcukupan konsentrasi korosi control kimia didalam unit yang berlokasi jauh dari power house atau dalam tekanan rendah reboiler. Seringkali penambahan umpan kimia dibutuhkan pada unit, prosedurnya dikenal sebagai “umpan satelit”. Pengurangan pada konsentrasi besi dan laju korosi kondensor dalam kilang minyak menggunakan umpan satelit dari kimia yang telah dirancang menggunakan computer kompleks berdasarkan progam seperti ketetapan empiris. 3.3 Corrosion Monitoring Gambar : akibat yang ditimbulkan oleh korosi Kebanyakan metode langsung mengukur laju korosi dengan menginstal corrosions coupons dalam kritikal reboiler jarang digunakan dalam system uap reboiler. Tidak seperti metoda yang telah kita bahas, corrosions coupons menyediakan pengukuran langsung laju korosi dalam system, dan sebaiknya digunakan pada lokasi kritis atau untuk konfirmasi penemuan dari metoda analitik yang lain. Sebagai alternative beberapa pabrik menaksir laju alir korosi tidak langsung dengan konsentrasi besi dalam kondensat dari reboiler spesifik. Untuk pengukuran secara akurat konsentrasi dari besi tidak terlarut dalam kondensat, sample harus didinginkan dan secara konstan mengalirkan pada 1000 ml/menit. Metoda ini bias menjadi sulit karena kebanyakan pabrik tidak mempunyai sample kondensor titik aliran menurun dari setiap reboiler. Ketika sample kondensor dingin tersedia pada reboiler spesifik, pH bisa diukur secara rutin. Proses kontaminasi yang paling sederhana adalah konduktifitas kondensat. Disana tidak ada pemberitahuan tentang pedoman untuk kualitas kondensor reboiler, bagaimanapun batas control didapatkan dari pedoman ASME. Contoh dari konsentrasi kondensat besi maksimum didapat dari konsentrasi maksimum umpan seperti ditunjukkan pada table 4. Table 4-Penentuan konsentrasi kondensat besi maksimum. Boiler operating pressure 150 psig Maximum boiler feedwater (iron) 100 ppb Percent of condensate return 50 % Maximum condensate (iron) 200 ppb Umpan air terdiri dari dua sumber air : kondensat dan make-up. Make-up water dianggap tidak memiliki konsentrasi kontaminasi besi. Kondensat tersebut sama dengan 50 % dari umpan air, dan oleh karena itu akan dicairkan dengan 2 faktor. Oleh karena itu, sebelumnya untuk pencairan menggunakan make-up water, kondensat bisa mempunyai dua kali sebanyak besi seperti konsentrasi umpan air maksimum, atau 200 ppb. Meskipun pedoman ASME digunakan pada contoh ini, konsentrasi maksimum dari besi akan berubah berdasar pada tekanan operasi boiler, rancangan boiler, pengalaman akurasi memonitor pabrik dan control dan rekomendasi pabrik boiler. pH Monitoring Kebanyakan metoda biasa untuk memonitor korosi adalah monitor rutin pH pengembalian kondensat kombinasi dari seluruh unit. Sayangnya, korosi potensial dari reboiler individual tidak bisa dinilai dari reboiler single, pengukuran Ph gabungan. Untuk mengakurasi pengukuran pH, pabrik harus menginstal sample pendingin pada setiap pengembalian aliran kondensat. Chemical treatment monitoring Keberhasilan dari program control korosi sejenisnya digambarkan dengan mengukur harga dari perlakuan terhadap laju korosi. Pertama, reboiler yang mempunyai service keras identifikasi sebagai “critical reboiler”. Semacamnya reboiler ini adalah unit yang menerima tekanan rendah uap atau diletakkan jauh dari power house. Kedua, laju optimal perlakuan kondensat harus dikenali. Seperti konsentrasi kondensat meningkat, nilai perlakuan meningkat dan laju korosi menurun. Kebanyakan nilai efektif perlakuan pada penyimpangan dari dua kurva. Untuk menilai system spesifik, nilai actual dan laju korosi akan dibutuhkan untuk dinilai bermacam-macam laju alir kimia. Memonitor perlakuan secara kimia sering dikombinasikan dengan memonitor korosi, karena control korosi adalah objek paling penting dari kebanyakan program perlakuan kimia. Untuk memonitor aplikasi yang benar dari program perlakuan kimia, pabrik sebaiknya secara rutin mengukur Ph dan konduktifitas uap kondensat critical reboiler. BAB IV KESIMPULAN Perawatan reboiler sangatlah penting dilakukan agar proses berjalan aman dan tidak mengalami kegagalan. Hal yang tidak diinginkan dalam reboiler ini adalah korosi pada tube dan kebocoran pada tube nya. Korosi dapat terjadi diakibatkan konsentrasi maksimum dari besi berubah berdasarkan pada tekanan operasi boiler, rancangan boiler, pengalaman akurasi memonitor pabrik dan control dan rekomendasi pabrik boiler. Kondisi yang harus diperhatikan agar reboiler diopersikan secara aman adalah tekanan steam, laju alir, kualitas steam. Tekanan steam harus sesuai dengan kebutuhan pemanasan. Tekanan berlebih menyebabkan kebocoran pada shell nya. Laju alir yang dihasilkan tidak konstan setiap waktu. Peningkatan laju alir dapat menyebabkan penumpukan kondensat pada tube dan level condensat semakin tidak terkendali. Diperlukan flow control untuk mengatasi masalah tersebut. Kualitas steam tergantung pada proses pembentukan nya diboiler. Sumber utama kontaminan yang menyebabkan korosi adalah senyawa asam, CO2 dan oksigen terlarut. Proses treatment water sebelum masuk ke reboiler diperlukan. Biasanya digunakan pompa yaitu pompa sentrifugal. Karena pompa digunakan secara terus menerus, maka perlu dilakukan pengecekan setiap harinya. Control valve yang digunakan diatur oleh LC di kondensat, FC (flow control) dan PC (pressure control). Pengecekan valve dilakukan dengan mengecek tekanan keluar dan masuk. Pengecekan pipa yang korosi dilakukan dengan metode kupon. Pengecekan pipa yang korosi juga dapat dilakukan dengan menghitung kadar besi yang keluar dari aliran kondensat ,memonitor pH BAB I PENDAHULUAN Gambaran umum Bearing Bearing atau bantalan merupakan suatu elemen mesin yang digunakan untuk menahan poros berbeban, beban tersebut dapat berupa beban aksial atau beban radial. tipe bearing yang digunakan untuk bantalan disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya. Bearing atau bantalan merupakan suatu elemen mesin yang digunakan untuk menahan poros berbeban, beban tersebut dapat berupa beban aksial atau beban radial. Tipe bearing yang digunakan untuk bantalan disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya. Sealing Seal adalah suatu part/bagian dalam sebuah konstruksi alat/mesin yang berfungsi untuk sebagai penghalang/pengeblok keluar/masuknya cairan, baik itu fluida proses maupun pelumas. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tipe dan jenis-jenis Bearing Tipe bearing berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros: Bantalan luncur (Sliding Contact Bearing) Untuk jenis yang bantalan luncur mendapat gesekan yang besar dan biasanya dipasang pada poros engkol dan mampu memikull beban yang besar. Sedangkan untuk yang bantalan gelinding mendapat gesekan yang kecil dan biasanya dipasang pada poros lurus dan tidak untuk beban yang besar. Jenis dan fungsi dari bantalan luncur: Bantalan luncur silinder penuh, digunakan untuk poros-poros yang ukuran kecil berputar lambat dan beban ringan. Bantalan luncur silinder memegas, digunakan pada poros-poros mesin bubut, mesin frais dan mesin perkakas lainnya. Bantalan luncur blah, digunakan pada poros-poros ukuran sedang dan besar seperti bantalan pada poros engkol, bantalan poros pada roda kendaraan dan lain-lain. Bantalan inside, digunakan untuk poros dengan beban yang sering berubah, misalkan bantalan poros engkol dari poros-poros presisi. Bantalan luncur sebagian, digunakan untuk poros yang berputar lambat, beban berat tetapi tidak berubah-ubah. Misalkan bantalan pada mesin-mesin perkakas kepala cekam. Bantalan bukan logam, digunakan untuk leher-leher poros yang memerlukan pendingin zat cair dan tidak mendapat beban berat. Pada lapisan juga berfungsi sebagai pelumas, bahan lapisan yang digunakan yaitu karet, plastik dan ebonit. Bantalan luncur tranlasi, digunakan untuk blok-blok luncur gerak lurus, seperti blok luncur pada batang torak mesin uap dan blok luncur pada mesin produksi. Bantalan gelinding Bantalan gelinding merupakan salah satu komponen mesin yang kuat/tegar yang akan memberikan umur pakai yang panjang kepada mesin/peralatan yang mempergunakannya, lebih-lebih bilamana bantalan gelinding tersebut dipasang dan dirawat betul. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat. Berikut ini adalah jenis bantalan dilihat dari pembebanannya: Bantalan dengan beban aksial (beban tekan). journal bearing berfungsi untuk menahan beban radial, beban tegak lurus dengan poros, biasanya untuk putaran tinggi dan beban yg besar, contohnya pada pump, turbine,compressor dan lain-lain. Bantalan dengan beban radial (beban putar). Thrusht Bearing berfungsi untuk menahan beban aksial pada poros, beban tegak lurus terhadap poros, gesekan antara bearing dan poros yang tinggi dan akan menghasilkan panas sehingga pendinginan secara khusus diperlukan Bantalan dengan kombinasi aksial dan radial. Bantalan dengan beban tangensial. Sealing Jenis-jenis sealing berdasarkan bentuk : Dinamika seal: Rotary seal Fungsi dan cara kerja: Rotary seal atau yg juga sering disebut sebagai shaft seal, Ialah seal yang digunakan untuk menyegel suatu benda yang bergerak memutar (radial). salah satu contoh umum dari seal ini ialah Oil Seal. Rotary seal digunakan untuk mencegah terjadinya kebocoran cairan yang ada pada suatu sistem melalui Shaft yg berputar. Rotary Seal biasanya terdiri dari tiga komponen yaitu besi, karet, dan per(spring). Hal yang perlu diperhatikan: Rotary seal harus tahan terhadap gesekan, karena seringkali benda yg di seal (shaft) berputar pada kecepatan yg cukup tinggi. Rotary seal sebaiknya mempunyai kelenturan yang baik, agar seal dapat mencengkram shaft dengan sempurna (tidak terdapat celah antara shaft dengan bibir seal), per dalam oil seal berfungsi sebagai penguat cengkraman bibir seal (Seal lip) terhadap Shaft. Rotary seal sebaiknya tahan terhadap pelumas/cairan yang digunakan, jika karet yang digunakan tidak sesuai, maka akan terjadi pembengkakan pada karet yang mengakibatkan terjadinya celah antara bibir seal dengan shaft, dan akhirnya terjadi kobocoran (leaking). Rotary seal sebaiknya memiliki ketahanan terhadap panas (heat Buildup) yang baik, karena shaft berputar dan terjadi gesekan antara shaft dengan bibir seal, seperti pada hal lainnya, gesekan akan otomatis menimbulkan panas. Reciprocal seal Fungsi dan Cara Kerja: Reciprocal Seal ialah seal yang digunakan untuk mencegah kecocoran dari suatu sistem yang bergerak secara resiprokal (naik/turun, kanan/kiri). Contoh umum dari seal ini ialah seal hidrolik dan penumatik, karena kedua sistem tersebut bergerak secara resiprokal. seal ini secara umum dapat dikelompokan menjadi: Rod Seal, rod seal terletak pada rumah silinder dan berfungsi untuk menjaga kebocoran melalui rod/as/piston yang bergerak resiprokal. Piston Seal, seal ini terletak pada rod/as/piston, dan juga berfungsi untuk menutup cela antara piston dengan rumah piston. pada prinsipnya rod seal dan piston seal hampir identik, yang membedakan ialah peletakannya dalam suatu sistem pneumatic/hydraulic. Backup Ring (tidak selalu terdapat pada semua sistem), berfungsi untuk memperkuat piston/rod seal terhadap tekanan yang diterima seal tersebut. Weeper/Dust Seal, seal ini berguna untuk mencegak masuknya kotoran yang akan terbawa masuk kedalam sistem hidrolik/penumatik akibat keluarnya rod/as/piston dari rumahnya pada saat beroperasi. Yang perlu diperhatikan: Pastikan bahwa seal tersebut tahan terhadap gesekan dan pelumas yang digunakan sistem. Karena seringkali tekanan yang dialami piston/rod seal sangat tinggi (khususnya sistem hidrolik) maka material yang digunakan juga harus memiiki tensile strenght yang memadai. Untuk sistem pneumatic biasanya digunakan material yang lebih lentur sehingga dapat lebih sempurna mencegah kebocoran dalam sistem. Statik seal: O-ring Fungsi dan cara kerja produk: Seal Ring mempunyai fungsi untuk mencegah kebocoran karena terdapatnya rongga antara dua benda yang didempetkan, kedua benda tersebut pada umumnya tidak bergerak. (dalam beberapa kasus, Seal Ring, terutama O-Ring dan Square-Ring juga berfungsi sebagai Dinamik seal yang sederhana). Seal Ring berkerja dengan cara menutup celah-celah antara dua benda yang didempetkan tersebut, karena karet mempunyai sifat yang elastis, maka celah tersebut dapat tertutup dengan baik. Yang perlu diperhatikan. Dalam penggunaannya, Seal Ring mengalami tekanan yang menyebabkan ia berubah bentuk (gepeng). supaya dapat berfungsi dengan baik, Seal Ring wajib memiliki sifat pampatan tetap (compression set) yang baik sehingga dia dapat mempertahankan bentuk awalnya pada saat terkena tekanan atau mengalami deformasi bentuk. Seringkali Seal Ring beroperasi pada temperatur yang tinggi/rendah, maka hendaknya Seal Ring tersebut mempunyai ketahanan yang baik terhadap panas/dingin. Dalam bekerja, Seal Ring secara langsung bersentuhan dengan obyek yang dijaga supaya tidak meluber keluar sistem (bocor/leaking), maka Seal Ring tersebut dituntut tidak hanya tahan terhadap obyek yg dijaga (misalkan obyeknya bersifat korosif), tetapi juga tidak mengkontaminasi obyek tersebut (misalnya obyeknya ialah makanan/minuman). Mechanical Seal didefinisikan sebagai berikut: Sebuah alat pengeblok cairan/gas pada suatu rotating equipment, yang terdiri atas: Dua buah sealface yang bisa aus, dimana salah satu diam dan satunya lagi berputar, membentuk titik pengeblokan primer (primary sealing). Satu atau sekelompok o-ring/bellows/PTFE wedge yang merupakan titik pengeblokan sekunder (secondary sealing). Alat pembeban mekanis untuk membuat sealface saling menekan. Asesoris metal yang diperlukan untuk melengkapi rangkaian Mechanical Seal. Bagian-bagian mechanical seal: Shaft adalah as/bagian poros sebuah alat dan merupakan bagian utama dari mesin-mesin yang berputar. Buku manual mesin-mesin lebih sering menggunakan kata shaft dibandingkan as. Shaft Sleeve adalah sebuah bushing/adapter yang berbentuk selongsong yang terpasang pada shaft dengan tujuan melindungi shaft akibat pengencangan baut/screw MechanicalSeal. Seal adalah suatu part/bagian dalam sebuah konstruksi alat/mesin yang berfungsi untuk sebagai penghalang/pengeblok keluar/masuknya cairan, baik itu fluida proses maupun pelumas. SealFace adalah bagian paling penting, paling utama dan paling kritis dari sebuah Mechanical Seal dan merupakan titik PENGEBLOK CAIRAN UTAMA (primary sealing device) Terbuat dari bahan Carbon atau Silicone Carbide atau Tungsten Carbide atau keramik atau Ni-resist, dengan serangkaian teknik pencampuran. Permukaan material yang saling bertemu (contact) dibuat sedemikian halusnya hingga tingkat kehalusan / kerataan permukaan mencapai 1 - 2 lightband. Seringkali Sealface disebut juga dengan contact face. Seal faces berarti ada 2 sealface. Yang satu diam dan melekat pada dinding pompa, dan yang lainnya berputar, melekat pada shaft. Yang berputar biasanya terbuat dari bahan yang lebih lunak/soft. Kombinasinya bisa berupa carbon versus silicone carbide, carbon vs ceramic, carbon vs tungten carbide, silicone carbide vs silicone carbide, silicone carbide vs tungsten carbide. Setelah memahami bagian-bagian yang menyusun Mechanical Seal, maka bisa dilanjutkan bahwa MechanicalSeal adalah suatu sealing device yang merupakan kombinasi menyatu antara sealface yang melekat pada shaft yang berputar dan sealface yang diam dan melekat pada dinding statis casing/housing pompa/tangki/vessel/kipas. Sealface yang ada pada shaft yang berputar seringkali disebut sebagai Rotary Face/Primary Ring. Sedangkan Sealface yang diam atau dalam kondisi stasioner sering disebut sebagai StationaryFace / Mating Ring / Seat. Bahan Baku Bearing Bahan Baku Bearing : Besi cor (BC 14 : BC 22), beban dan kecepatan rendah. Brons, dibuat dari tembaga (Cu), timah putih (Sn), timah hitam (Pb) dan aluminium (Al). Babit, dibuat dari timah putih dan timah hitam dengan bahan dasar antimon. Logam bubut (metal powder), dibuat dari serbuk brons dan grafit yang dipadatkan dengan lapisan luar dari baja lunak. Bahan bukan logam, dibuat dari kayu keras, karet plastik dan bahan sintesis lainnya. Bantalan gelinding (Rolling Contact Bearing/Anti Frictiont) Sealing Bahan baku sealing : Kombinasinya bisa berupa carbon versus silicone carbide, Carbon vs ceramic Carbon vs tungten carbide Silicone carbide vs silicone carbide Silicone carbide vs tungsten carbide. Aplikasi Bearing Beberapa aplikasi Bearing adalah: Railways / Railroad Beton bangunan Area Garasi Parkir Walkways Storage tank Boiler Support Pipa Support Mesin Bearing diproduksi untuk melakukan fungsi-fungsi berikut: Beban dukungan vertikal dengan defleksi minimum Gerakan horisontal dengan resistensi minimal Mengurangi dampak merugikan karena penyusutan dan perubahan suhu Meminimalisasi gerakan rotasi dengan resistensi minimal Sealing Seal sering digunakan pada sambungan-sambungan di motor Sambungan pipa Bagian-bagian pada di kompresor, pompa,dll BAB III PEMBAHASAN Bearing Kerusakan Kesalahan bahan faktor produsen: yaitu retaknya bantalan setelah produksi baik retak halus maupun berat, kesalahan toleransi, kesalahan celah bantalan. faktor konsumen: yaitu kurangnya pengetahuan tentang karakteristik pada bearing. Penggunaan bearing melewati batas waktu penggunaannya (tidak sesuai dengan petunjuk buku fabrikasi pembuatan bearing). Pemilihan jenis bearing dan pelumasannya yang tidak sesuai dengan buku petunjuk dan keadaan lapangan (real). Pemasangan bearing pada poros yang tidak hati-hati dan tidak sesuai standart yang ditentukan. Kesalahan pada saat pemasangan, diantaranya: Pemasangan yang terlalu longgar, akibatnya cincin dalam atau cincin luar yang berputar yang menimbulkan gesekan dengan housing/poros. Pemasangan yang terlalu erat, akibatnya ventilasi atau celah yang kurang sehingga pada saat berputar suhu bantalan akan cepat meningkat dan terjadi konsentrasi tegangan yang lebih. Terjadi pembenjolan pada jalur jalan atau pada roll sehingga bantalan saat berputar akan tersendat-sendat. Terjadi misalignment, dimana kedudukan poros pompa dan penggeraknya tidak lurus, bearing akan mengalami vibrasi tinggi. Pemasangan yang tidak sejajar tersebut akan menimbulkan guncangan pada saat berputar yang dapat merusak bearing. Kemiringan dalam pemasangan bearing juga menjadi faktor kerusakan bearing, karena bearing tidak menumpu poros dengan tidak baik, sehingga timbul getaran yang dapat merusak komponen tersebut. Karena terjadi unbalance (tidak imbang), seperti pada impeller , dimana bagian-bagian pada impeller tersebut tidak balance (salah satu titik bagian impeller memiliki berat yang tidak seimbang). Sehingga ketika berputar, mengakibatkan putaran mengalami perubahan gaya disalah satu titik putaran (lebih terasa ketika putaran tinggi), sehingga berpengaruh pula pada putaran bearing pada poros. Unbalance bisa terjadi pula pada poros, dan pengaruhnya pun sama, yaitu bisa membuat vibrasi yang tinggi dan merusak komponen. Bearing kurang minyak pelumasan, karena bocor atau minyak pelumas terkontaminasi benda asing dari bocoran seal gland yang mempengaruhi daya pelumasan pada minyak tersebut. Perawatan Melakukan penggantian bearing sesuai umur waktu kerja yang telah ditentukan. Mengganti bearing yang sesuai dengan klasifikasi kerja pompa tersebut. Melakukan pemasangan bearing dengan hati-hati sesuai standar yang telah ditentukan. Melakukan alignment pada poros pompa dan penggeraknya. Melakukan tes balancing pada poros dan impeller. Memasang deflektor pada poros dan pemasangan rubber seal pada rumah bantalan dan perbaikan pada seal gland, untuk mengantisipasi kebocoran. Sealing Kerusakan Sering terkena korosi (pada jenis mekanikal seal), terdegradasi akibat larutan kimia ( pada jenis seal bahan karet ), pori-pori seal membesar sehingga terjadi kebocoran(pada jenis sealkaret). Perawatan Diganti dengan seal baru apabila terjadi kerusakan. BAB IV KESIMPULAN Bearing Bearing atau bantalan merupakan suatu elemen mesin yang digunakan untuk menahan poros berbeban, beban tersebut dapat berupa beban aksial atau beban radial. Tipe bearing yang digunakan untuk bantalan disesuaikan dengan fungsi dan kegunaannya Sealing Seal (perapat) berfungsi sebagai penyekat atau perapat pada bagian yang saling disambungkan terhadap kebocoran cairan, dari udara atau debu dan dapat juga menjaga tekanan. BAB I PENDAHULUAN Gambaran Umum Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir. Menara pendingin menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sebagai akibatnya, air yang tersisa didinginkan secara signifikan. Menara pendingin mampu menurunkan suhu air lebih dari peralatan-peralatan yang hanya menggunakan udara untuk membuang panas, seperti radiator dalam mobil, dan oleh karena itu biayanya lebih efektif dan efisien energinya. Gambar 1. Diagram skematik sistim menara pendingin (Laboratorium Nasional Pacific Northwest, 2001) BAB II TINJAUAN PUSTAKA Prinsip Kerja Cooling Tower Air panas yang masuk pada bagian atas cooling tower didistribuskan secara merata didalam rumah cooling tower, lalu akan jatuh kebawah dikarenakan gaya gravitasi atau pancaran air diarahkan ke bawah. Air yang masuk dan udara melalui filling arahnya searah. Disana terjadi perpindahan panas dan perpindahan massa, dimana perpindahan panas dan perpindahan massa terjadi dari air ke udara. Udara yang banyak memiliki kandungan air(jenuh) disirkulasikan dengan kipas sehingga udara yang belum jenuh masuk ke rumah cooling tower. Air dingin yang ditampung di bak penampung digunakan kembali. Dalam proses ini, terjadi penghilangan air karena terjadi penguapan. Sehingga harus diberi masukan air tambahan (make up water). Air dingin yang dihasilkan dilewatkan melalui saringan agar kotoran-kotoran atau padatan-padatan mineral tertahan dan tidak melewati alat lainnya. Type Cooling Tower Cooling tower dimasukan kedalam dua subdivisi utama, yaitu : Natural draft atau atmospheric Cooling tower jenis ini menggunakan cerobong asap beton yang sangat besar untuk memasukan udara melalui media. Dikarenakan ukuran tower yang besar (tinggi 500 kaki dan diameter dasarnya 400 kaki) maka secara umum digunakan untuk laju alir diatas 200000 gal/menit. Biasanya jenis tower ini digunakan untuk menghasilkan daya di Amerika Serikat. Jenis ini tidak menggunakan kipas untuk mengahsilkan aliran udaranya, udara diperoleh dari aliran induksi natural atau alami dari spray tekanan. Mechanical draft Cooling tower jenis ini paling banyak digunakan. Tower ini menggunakan kipas besar untuk mengambil udara melalui sirkulasi air. Air mengalir kebawah diatas permukaan fill yang membantu meningkatkan panas antara air dan udara. Cooling tower jenis Mechanical Draft dibagi menjadi dua macam yaitu : Forced Draft Tower jenis ini mempunyai kipas, basin, dan pipa yang diletakan didalam struktur tower. Pada jenis ini , kipas diletakan dibagian bawah atau dasar. Tidak ada celah pada dinding bagian luarnya. Struktur baja atau susunan kayu tertutupi dengan panel yang terbuat dari aluminium, galvanized baja, atau asbestos cemnent board. Selama operasi kipas mengahsilkan udara pada kecepatan rendah secara horizontal melalui packing dan kemudian secara vertical berlawanan dengan aliran air yang kebawah yang terjadi pada sisi kipas. Drift eliminator diletakan pada atas tower yang melepaskan air yang masuk ke udara. Vibrasi dan noise dikurangi ketikan alat berputar yang terbuat dari pondasi padat (solid). Kipas ini sering mengatasi dry air atau keringnya udara, pengurangan erosi, dan masalah kondensasi air. Induced Draft Tower jenis ini terdiri dari 2 macam yaitu : Counterflow Crossflow Jenis counterflow dan crossflow ini selain dimasukan kedalam induced draft juga dapat dimasukan kedalam karakteristik cooling tower berdasarkan aliran udaranya. Counterflow Pada tower counterflow ini, udara bergerak naik secra vertical melalui fill, berlawanan dengan jatuhnya air. Dikarenakan keperluan pemasukan yang tinggi dan daya hisap yang penuh, penggunaan system spray bertekanan tinggi, tekanan udara yang hilang besar, maka beberapa counterflow tower kecil yang secara fisik lebih tinggi, memerlukan lebih banyak pompa, dan menggunakan lebih banyak kipas dibandingkan crossflow. Pada counterflow tower yang lebih besar, penggunaan system distribusi bertekanan rendah gravity-releated, ditambah dengan ketersediaan daerah masukan dan daerah plenum untuk pengaturan udara, menyebabkan perawatan yang sangat diperlukan. Crossflow Tower jenis ini mempunyai fill konfigurasi yang aliran udaranya mengalir secara horizontal, air yang akan didinginkan dialirkan kedalam kolom masukan air panas yang diletakan dibagian atas fill, dan didistribusikan ke fill secara gravitasi melalui lubang orificies didasar basin. Cooling tower jenis crossflow ini terdiri atas 3 macam, yaitu Double flow single flow spray filled Komponen Cooling Tower Komponen-komponen dari Cooling tower adalah: Rangka dan casing Hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor, fan, dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit fiber glass, wadahnya dapat menjadi rangka. Bahan pengisi Terdapat dua jenis bahan pengisi, yakni: Bahan pengisi berbentuk percikan/splash fill: air jatuh bdi atas lapisan yang berurut dari batang pemercik horizontal, secara terus-menerus pecah menjadi tetesan yang lebih kecil, sambil membasahi permukaan bahan pengisi. Bahan pengisi percikan dari plastic memberikan perpindahan panas yang lebih baik daripada bahan pengisi percikan dari kayu. Bahan pengisi berbentuk film: terdiri dari permukaan plastic uang yipis dengan jarak yang berdekatan dimana di atasnya terdapat semprotan air, membentuk lapisan film yang tipis dan melakukan kontak dengan udara. Permukaannya dapat berbentuk datar bergelombang, berlekuk, atau pola lainnya. Jenis bahan pengisi film lebih efisien dan memberi perpindahan panas yang sama dalam volume yang lebih kecil daripada bahan pengisi jenis splash. Kolam air dingin Kolam air dingin terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanyamemiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Drift eliminators Alat ini menanglap tetesan air yang terjebak dalam aliran udara agar tidak hilang ke atmosfir. Saluran udara masuk Ini adalah titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk ini dapat berada pada seluruh sisi menara. Louvers Kegunaan louvers adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. Nosel Alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Fan Fan aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan di dalam menara. Fan ini disesuaikan untuk mengirim aliran udara yang dikehendaki . Istilah dalam Cooling Tower : Drift : droplet air yang terbawa oleh udara keluar dari cooling tower. Droplet drift ini mempunyai konsentrasi yang murni sama seperti air yang msuk ke tower. Kecepatan drift secara khusus diturunkan dengan menggunakan alat seperti baffle, yang disebut dengan drift eliminator, udara mengalir setelah meninggalkan daerah fill dan spray tower. Blow out : droplet air keluar cooling tower dengan memutar, secara umum pada aliran udara masuk yang terbuka. Air juga dapat hilang, tidak memutar, melalui deburan atau misting. Alatnya seperti wind server, louver, splash deflector. Dan water diverter yang digunakan untuk membatasi kehilangan ini. Plume : aliran udara keluar yang jatuh meninggalkan cooling tower. Plume ini terlihat ketika air menguap yang mengandung kondensat yang kontak dengan pendingin air. Blow down : bagian mensirkulasi aliran air yang keluar untuk mempertahankan atau mempertahankan junlah padatan terlarut dan yang murni lainnya pada level yang sesuai. Leaching : menghilangkan bahan kimia pengawet kayu dengan mencucinya pada air yang mengalir melalui cooling tower berstruktur kayu. Noise : pancaran bunyi yang sangat kuat dari cooling tower dan catatan yang yang diberikan dari jarak arahnya. Bunyi dibangkitkan dengan air yang jatuh, gerak air dari kipas, daun kipas yang bergerak didalam struktur, dan motor, gearbox atau sabuk penggerak. Cooling tower ini berfungsi untuk melepaskan panas air yang keluar dari kondensor agar air dapat diresirkulasi atau dikeluarkan dan digunakan kembali. Major Components Cooling Tower(Supply) Basin Air disediakan dari pemecatan Berputar-Putar Sistem Penyediaan Air [bagi/kepada] suatu Kolom/Dok/Bak Distribusi, dari yang mana Pompa Menara Pendingin mengambil suatu pengisapan. Cooling Tower Pumps Pompa [yang] besar ini menyediakan air pada (di) atas 100,000 galon per menit [bagi/kepada] satu atau lebih Menara Pendingin. Masing-Masing pompa pada umumnya (di) atas 15 kaki dalam. Motor Perakitan mungkin (adalah) 8 [bagi/kepada] 10 kaki tinggi. Total permintaan elektrik dari semua Menara Pendingin pompa mungkin (adalah) sebanyak . seperti 5% tentang keluaran yang elektrik setasiun [itu]. Prinsip Perpindahan Panas Gambar 2: Suatu Marley Mekanik menopang draft cooling tower digunakan dalam aplikasi di industri Berkaitan dengan mekanisme pemindahan kalor yang bekerja, jenis yang utama adalah: Wet cooling towers atau cooling tower sederhana beroperasi pada prinsip penguapan. Dry cooling towers beroperasi dengan pemanasan transmisi melalui suatu permukaan yang membagi cairan bergerak dari udara lingkungan. Hybrids juga tersedia. Pada Wet cooling towers , air yang hangat dapat didinginkan hingga lebih rendah dari temperatur lingkungan, jika udara lingkungan relatif kering. ( lihat: Titik embun). Suatu aliran udara ditarik melewati aliran air. Ketika dua arus mencoba untuk menyamakan, udara kering menyerap uap air air tambahan dan membawanya keluar, meninggalkan lebih sedikit energi dan memanaskan arus air sisanya Gambaran 3: Draft mekanis Crossflow Cooling tower digunakan pada aplikasi HVAC Dalam rangka mencapai kemampuan yang lebih baik, suatu media disebut fill digunakan untuk peningkatan area permukaan antara udara dan arus air. Splash fill terdiri dari material yang ditempatkan untuk menghambat arus air yang menyebabkan percikan/deburan. Film fill terdiri dari lembaran material tipis di atas di mana air mengalir. Keduanya metoda penciptaan peningkatan permukaan area. Prinsip Pengukuran Mengukur suhu air masuk dan keluar dengan menggunakan termometer biasa Mengukur suhu bola basah & kering udara masuk dan keluar dengan menggunakan thermometer bola basah dan kering BAB III PEMBAHASAN Perawatan cooling tower pada prinsipnya adalah perawatan sistem pendingin, mulai dari tandon air, perpipaan, cooling tower sampai pada cooling point ( pendingin alat produksi ). Perawatan dengan bahan kimia harus diperhatikan aspek keseimbangan antara mencegah pembentukan kerak dengan keberhasilan menahan / mencegah terbentuknya korosi. Penentuan dosis chemical didasar pada total volume system, make up / air yang dikonsumsi, jenis cooling tower, tata letak dan system perpipaan serta analisa air yang dipakai. Adakalanya terbentuk endapan yang berlebihan, hal ini terjadi karena kondisi solid dalam air yang terlalu tinggi. Bila pembentukan lumpur terbentuk pada system terbuka pada bagian sisi dari cooling tower, maka perawatan cukup dengan membersihkan lumpur yang mengendap secara manual. Mikroorganisma dihambat dengan memberikan chemical yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisma tersebut. Perawatan cooling tower : Cooling Tower Periksa dari kebocoran, crack (retak) lubang serta korosi bila memakai casing logam Basin Periksa korosi bagian kotoran, puing-puing yang menghasilkan kondisi optimum untuk perkembangan bakteri (legionalle). Periksa sambungan air dan bersihkan dari sampah. Periksa bagian yang terbuat dari logam dari korosi dan dari kebocoran (harian) Fan Deck Periksa korosi pada logam dan kayu yang rapuh, pastikan bagian dari deck dalam kondisi baik dan hubungan antara bagian kencang System Perpipaan System periksa dari kebocoran, korosi dan berkurangnya material lapisan (bulanan) Control Flow Valve Periksa dari korosi dan kelelahan air, reset valve untuk balancing (bulanan) Fill (Packing) Terdiri dari 2 jenis, splash dan film, film yang berbeda membutuhkan perawatan yang berbeda pula. Kopling Dan Drive Shaft Periksa dari korosi dan kerusakan, periksa seluruh sambungan, terutama pada flexible connection dari korosi, kelelahan, retak, (tergantung kebutuhan) Fan Jika dipasang fan sentrifugal, blower diperiksa dari kerusakan atau hilangnya blade, serta korosi dari endapan. Periksa dan stel kembali fan pitch (sudu) sesuaikan dengan ukuran yang direkomendasikan dengan toleransi ½ . periksa dan kencangkan seluruh koneksi (tergantung kebutuhan) Make Up Water Jalankan/operasikan valve atau switch secara manual sehingga diperoleh penutup valve sesuai dengan rancangan (tergantung kebutuhan).   BAB IV KESIMPULAN Menara pendingin merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran air dengan cara mengekstraksi panas dari air dan mengemisikannya ke atmosfir. Prinsip dari perawatan cooling tower adalah sistem pendingin, mulai dari tandon air, perpipaan, cooling tower sampai pada cooling point ( pendingin alat produksi ). DAFTAR PUSTAKA Andriyanto, 2003. Pengoperasian Generator STF 100 kVA Sebagai Pembangkit Tenaga Listrik. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa. Surabaya. Berjan, Adrian. 1992. Heat Transfer. John Wileu dan Sons. Inc. Charis, M. Azwar 2006. Membelit Ulang motor Kompresor Tiga Phasa Putaran 1500 RPM. Laporan PI. Teknik Elektro, FT Unesa. Surabaya. Dewi, Rachma O. 2006. Observasi Pembuatan Engine Panel Trapesium Selenoid Off Untuk Generating Set F 3L 912-STF 25 kVA (20 kW) di PT. Conductorjasa Suryapersada. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa, Surabaya Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Pengenalan Pemeliharaan Mesin Pembangkit. PT PLN Persero Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Alat Bantu Mesin Pembangkit PT. PLN Persero. Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Kerja Mesin Pembangkit PLTA. Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003 . Kerja Mesin Pembangkit PLTU. Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Keselamatan Kerja dan Penanggulangan Kebakaran. Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Pemeliharaan Mesin Pembangkit. Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Diklat Pembidangan Teknik SLTA. 2003. Penanganan Bahan Bakar. PT PLN Persero Unit Pendidikan dan Pelatihan. Suralaya. Ermanto. Petunjuk Operasi PLTU Sektor Perak Unit III & IV Bidang Turbin. Tim Alih Bahasa. Perusahaan Umum Listrik Negara Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Timur Sektor Perak. GBC Measurement, 1987. Protective Relay Aplication Guide, the General Electric Company. Stafford England. Hakim, Rahmat R. 2006. Prosedur Umum Perbaikan Motor 3 Phasa di PT ABB Sakti Industri Surabaya. Laporan PI. Teknik Elektro, FT Unesa, Surabaya J. W. Palen. 1976. Heat Exchanger Source book. Hemisphare Coorporation: Washinton New York-London Lienda, Handojo dkk. 1995. Teknologi Kimia 2. PT. Pradaya Paramitha: Jakarta. http://faizal.web.id/sky/tutorial/energi-alternatif-dari-gunung-halimun/ http://members.bumn-ri.com/jasa_tirta1/graphics.html http://www.blogberita.com http://www.ekaristi.org http://www.firstelectricmotor.com http://www.harianbatampos.com http://www.gtkabel.com/ http://www.indonesiapower.co.id/Profil/UnitBisnis/tabid/66/Default.aspx http://www.motor-rundirect.com http://www.sitohangdaribintan.blogspot.com IEC 76/1976. Power Transformer. 1976. Indrati Agustinah, Joko, 2000. Pemeliharaan dan Perbaikan Transformator (Paket Belajar Bernuansa Kewirausahaan). Surabaya: Teknik Elektro FT Unesa Surabaya Joko, 2004. Pemeliharaan dan Perbaikan Mesin-Mesin Listrik (Paket Belajar Bernuansa Kewirausahaan. Surabaya: Teknik Elektro FT Unesa Surabaya, Surabaya IEC 156/1963, Method for the Determination of Electric Strength of Insulating oils. Kadir, Abdul. 1998. Transmisi Tenaga Listrik. Jakarta: Universitas Indonesia. Kursus Pengoperasian Sistem Penunjang (Demin Plant) (L.KUG/M.OUI.803 (1) A). PT. PLN (Persero) Unit Pendidikan dan Pelatihan Surabaya. 2004 Laporan On Site Training Prajabatan SLTA & D3 PLTU III/IV Perak Surabaya. Sistem Kelistrikan (L.KKG/M.OUI.201 (1) A). PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Priok Jakarta, 2005 Machrowski, Jan. et.al. 1996. Power System Dynamic and Stability. New York: Singapore Toronto Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Surabaya: Erlangga. MS. Nurdin. V. Kamuraju. 2004. High Voltage Enginering. Printed in Singapore. P.T. Bambang Djaya. Methode Pengujian Transformator Distribusi. P.T. Bambang Djaya, Surabaya 1995. P.T. PLN. Petunjuk Operasi dan Pemeliharaan untuk Transformator Tenaga. Perusahaan Umum Listrik Negara, Jakarta 1981 Setyabudi, Davit. 2006. Transformator Tenaga. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa. Surabaya. SPLN 17: 1979. Pedoman Pembebanan Transformator Terendam Minyak. Jakarta. 1979. SPLN 50 – 1982. Pengujian Transformator. Jakarta. 1982. Standar Kompetensi Nasional. Bidang Inspeksi Pembangkitan Tenaga Listrik. Depdiknas RI, Direktorat Jendral Pendidikan Dasar dan Menengah Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan, Jakarta. 2003. Standart Operational Procedure (SOP) Start-Stop Unit III & IV Unit Pembangkitan Perak. PT. PJB I Unit Pembangkitan Perak dan Grati, Surabaya. 1998. Turan, G. 1987. Modern Power System Analysis. John Wiley & Sons. Weisman, Joel. et.al. 1985. Modern Power and Planning System. Printed in the United Soth of America. America. Widya N, Yudi. 2006. Sistem Pembangkit Tenaga Air (PLTA) Mendalan di PT. PJB Pembangkitan Brantas Distrik D PLTA Mendalan. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa, Surabaya. Wildi, Hedore . 2002. Electrical Machines & Power System. New Jersly: Prentice Hall. Yugo F. 2006. Sistem Pengoperasian Genset di PT. Bayu Bangun Lestari Plasa Surabaya. Laporan PI. Teknik Elektro FT Unesa, Surabaya. 219