Soal dan Jawab PLTA

Soal :
Misalkan Sungai Citarum mempunyai debit air rata-rata 130km3 per tahun, Dibuat beberapa bendungan diantaranya : Saguling, Cirata, dan Jatiluhur, ketinggian rata-rata bendungan kira-kira 100m,
Hitung :
a. Aliran air dalam (m2/s)?
b. Kandungan daya bendungan yang bisa dimanfaatkan?
c. Air yang bisa dilepaskan tiap tahun?
d. Bila daya yang sudah dihasilkan oleh Saguling (4x 175 MWe), Cirata (8x 126 Joule). Efisiensi total pembangkitan 0,85. Berapa daya (MWe) bendungan yang bias dimanfaatkan?
e. Andaikan tegangan keluaran masing-masing generator Jatiluhur 20kV, Faktor daya 0,85 berapa arus yang dihasilkan ?
f. Umpama kecepatan turbin hidrolik 200 rpm , berapa jumlah kutub pada motornya?
g. Sebutkan komponen utama sebuah PLTA ?

2. Permintaan daya listrik kotamadya Bnadung (Munici Pality Regularis) antara 60 Mw – 110 MW dalam 1 hari. Daya rata- rata adalah 80MW. Ada beberapa pilihan untuk menghasilkan energy yang diperlukan yaitu :
a. Memasang satu unit daya dasar (PLTA) 60 MW dan satu unit gen-set pembangkit puncak 50 MW
b. Memasang satu unit pembangkit daya dasar (PLTA) 80 MW dan satu unit pompa menyimpan cadangan air. 30 MW sari masing- masing option diatas cara mana yang terbaik untuk mengatasi kapasitas urutan ( Respective Capacity ) dari daya dasar & puncak

3. Suatu ketinggian bendungan Grand Coulee adalah 280 kaki dan generator mengirim daya 6000 MvA pada factor daya 0,9 lagging. Asumsi efisiensi turbin 0,92 dan efisiensi alternator 0,98, Hitung :
a. Keluaran daya aktif (MW)
b. Daya reaktif yang mencatu system (MVAR)
c. Debet air yang mengalir pada turbin (yard3/s)

Jawab :
1.a. D = 130 km3/ tahun
D = (130 x 〖10〗^5)/(365 x 24 x 3600)
D = 4.122,27 m3/sekon

  b. P = (∆ Ep)/t=  m/t  mgh= ρhαg , maka ρ=1000  kg⁄m^3
P = 4.122,3  m^3⁄s  x 1000  kg⁄m^3  x 9,8  m⁄s^(-2)  x 100 m
Maka, kandungan bendungan yang bias dimanfaatkan adalah = 4039,8243 MW

  c. 130  〖km〗^3⁄tahun=80,78  〖mil〗^3⁄tahun
Maka, air yang bias dilepaskan dalam mil berjumlah :
80,78  〖mil〗^3⁄tahun

  d. Daya yang Dimanfaatkan
4 x 1,75 MW = 7 MW
8 x 126 MW  = 1008 MW
7 x 25 MW    = 175 MW
Total = (7 + 1008 +175) MW = 1190 MW
Jika, 1400 dengan efisiensi 85% = 1190 MW (sudah dimanfaatkan), maka daya yang belum                 dimanfaatkan adalah
= 1190/0,85= 1400 MW
Maka daya yang belum dipakai adalah
4039,8243 – 1400 = 2639,8243 MW

  e. P = I V cos Ө
25 MW = I x 20kV x 0,85
I = (25 x 〖10〗^6  W)/(20 x 〖10〗^3  V x 0,85)
I = 25000/17  A

  f. Jumlah Kutub :
F = 50 Hz
n = 200 rpm
P = (120 F)/n
P = (120 x 50)/200 =30 Kutub


  g. Komponen utama pada PLTA :
Waduk
Main Gate
Bendungan
Pipa Pesat
Katup Utama
Turbin
Generator
Draftube
Trailrace
Transformator
Switchyard
Kabel Transmisi
Jalur Transmisi
Spillway

2. Cara 1 : Pembangkit Daya Dasar 60 MW. Daya Puncak 50 MW
    Cara 2 : Pembangkit Daya Dasar 80 MW. Daya Puncak 30 MW

+ Kelebihan Cara 1
Lebih praktis karena beban dasar, diambil paling minimum, tidak memerlukan unit pompa untuk menaikkan air

+ Kelebihan Cara 2
Pembangkit daya dasar lebih besar berarti lebih efisien. Daya puncak lebih kecil berarti berarti lebih murah. Pada saat terdapat kelebihan energy maka generator dijadikan pompa untuk mengalirkan air ke penyimpan Jadi, Pada saat beban rendah, station daya puncak menerima dan menyimpan cadangan energy yang dihasilkan PLTA.

3. + Keluaran daya aktif (MW)
 P=MVA x Pf=6000 x 0,9
 P=5400 MV

 + Daya Reaktif yang mencatu system (MVAR)
 Q=6000 sin⁡Ө
 Q=2640 MVAR

 + Debet air yang mengalir pada turbin (yard3/s)
 h=(280 kaki)/(3,28 m) = 85,37 m
 Q=  P⁄9,8  x 85,37 m=6450  m^3⁄s