PLTG menghasilkan listrik melalui pembakaran bahan bakar dan udara bertekanan tinggi. Siklus kerjanya menggunakan siklus Brayton yang terdiri dari kompresi, pembakaran, ekspansi, dan pembuangan. Peralatan utamanya terdiri dari kompresor, ruang pembakaran, dan turbin yang menggerakkan generator untuk menghasilkan listrik. PLTG memiliki kelebihan seperti proses instalasi yang mudah namun efisiensi siklus t
2. Pendahuluan
PLTG adalah pembangkit listrik yang
menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh hasil
pembakaran bahan bakar dan udara bertekanan
tinggi.
3. Flow Diagram PLTG
Energy Udara
& Bahan Bakar
Energy Gas
Energy
Mekanik
Energy
Listrik
Bahan Bakar
Compressor Gas Turbin Generator
Combuster
Stack
4. Kompressor
Combustion
Chamber
Turbin Gas
Generator
Menghisap udara
bebas yang masuk
melalui filter,
kemudian
menekannya ke
dalam ruang bakar
Turbin berputar akibat
pancaran gas panas
terarah pada sudu-
sudunya, daya
putaran turbin
menggerakkan
generator
Udara bertekanan
dalam gas alam
dibakar didalam ruang
bakar dan
menghasilkan gas
panas bertekanan
tinggi
Generator yang
digerakkan oleh
turbin gas
menghasilkan energi
listrik
Prinsip Kerja PLTG
6. Siklus Turbin Gas (Brayton Cycle)
Siklus ideal untuk kerja turbin gas adalah siklus
Brayton (Brayton cycle). Siklus ini terdiri dari dua
proses adiabatik mampu balik (isentropik) dan dua
proses tekanan tetap
7. T-s & P-v Diagram Siklus Brayton
• Proses 1—2, (Isentropic Compression);
Kompresi aktual pada kompresor
• Proses 2—3, (Pressure Constant Inlet)
Pemasukan kalor di Combustion Chamber.
• Proses 3—4, (Expansion Compression);
Ekspansi aktual pada turbin
• Proses 4—1, (Pressure Constant
Outlet); Jumlah kalor yang dilepas
8. Q1-2 = Energi masuk
(Conditions 1 – 2)
Q4-1= Energi keluar
(Condition 4 – 1)
V2/V1 = Rasio kompresi
k = Specific Heat Ratio = 1,3 – 1,4 (udara)
Effisiensi Siklus Brayton
9. 1. Siklus Brayton Terbuka
(Open Cycle Gas Turbine)
2. Siklus Brayton Tertutup
(Close Cycle Gas Turbine)
Klasifikasi Turbin Gas
Berdasarkan siklusnya:
10. Udara segar pada kondisi ambien (atmosfir) disedot masuk
ke dalam kompresor, dimana terjadi peningkatan suhu
dan tekanan . Udara bertekanan tinggi diproses di dalam
ruang pembakaran, dimana bahan bakar dibakar pada
tekanan konstan. Gas temperatur tinggi yang dihasilkan
kemudian masuk turbin, di mana gas temperatur tinggi
dan bahan bakar dibakar pada tekanan atmosfer
sehingga menghasilkan tenaga.
Gas buang yang dihasilkan turbin dibuang keluar (tidak
disirkulasikan kembali), menyebabkan siklus harus
diklasifikasikan sebagai siklus terbuka.
1. Siklus Brayton Terbuka (Open Cycle Gas Turbine)
11. Cara kerja turbin gas siklus tertutup, secara keseluruhan
hampir sama dengan siklus terbuka, yaitu di sini proses
kompresi dan ekspansi tetap sama, akan tetapi proses
pembakaran digantikan oleh masukan kalor tekanan
konstan dari sumber eksternal, dan proses pembuangan
digantikan oleh pembuangan kalor tekanan konstan
pada suhu ambien.
2. Siklus Brayton Tertutup (Close Cycle Gas Turbine)
12. Klasifikasi Turbin Gas
1. Medium-range gas turbines
Kapasitas berkisar antara 5000 – 15000 hp (3,7 – 11,2 MW).
Memiliki efisiensi yang cukup tinggi.
Pada kompresor terdapat 10-16 tingkat sudu, dengan
rasio tekanan sekitar 5-11.
Biasanya menggunakan regenerator untuk
meningkatkan efisiensi
Berdasarkan Kapasitas:
13. Klasifikasi Turbin Gas
2. Small gas turbines
Biasanya menggunakan kompresor sentrifugal
Kapasitas di bawah 500 hp (3,7 MW)
Memiliki efisiensi sekitar 20 %, karena:
– Efisiensi kompresor sentrifugal yang digunakan
memiliki efisiensi lebih rendah dibanding kompresor
aksial
– Temperatur masuk pada turbin diusahakan tidak
melebihi 1700oF (927oC)
14. Peralatan Utama PLTG
Turbin gas merupakan peralatan pembangkit tenaga
yang memanfaatkan langsung tenaga panas yang
mengembang akibat pembakaran dari bahan bakar
dan udara yang dikompresikan. Adapun sistem turbin
gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen
utama
Compressor Combustor Turbine
17. • Turbine Rotor Case
• First Stage Nozzle
• First Stage Turbine Wheel
• Second Stage Nozzle and Diafragma
• Second Stage Turbine Wheel
Turbine Section
18. Peralatan Pendukung PLTG
Starting Equipment - untuk melakukan start up
sebelum turbin bekerja
Coupling and Accessory Gear - untuk memindahkan
daya & putaran dari poros yang bergerak ke poros yang
akan digerakkan
Lube Oil System - untuk melakukan pelumasan
secara kontinyu pada setiap komponen sistem turbin
gas
Cooling System - sistem pendingin yang digunakan
pada turbin gas adalah air dan udara
19. Bagian-bagian utama generator :
Stator
• Berbentuk kumparan yang terdiri dari 2 lapisan.
• Terbuat dari tembaga berlapis rangkap dan tipis.
• Kumparan terletak dalam alur dengan posisi ujung yang dibalik untuk
mengurangi arus pusar.
Rotor
• Berbentuk silindris dan memiliki sepasang katup.
• Terbuat dari baja dengan kualitas tinggi.
• Mempunyai kumparan sebagai pembangkit medan utama
Bearing
• Terletak di bagian atas dan bagian bawah dengan sistem pelumasan
dan pendinginan oleh turbin.
• Kedua bearing dilengkapi hydraulic shaft lift oil system untuk mencegah
terjadinya gesekan saat start up.
Generator
20. Adalah peralatan listrik yang dapat memindahkan dan mengubah
energi listrik dari salah satu atau lebih rangkaian listrik ke
rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan
berdasarkan prinsip induksi elektromagnet.
Alat ini berfungsi untuk pemilihan tegangan yang sesuai dan
ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya kebutuhan akan
tegangan transmisi daya listrik jarak jauh.
Beberapa jenis transformator di PLTGU berdasarkan
penggunaannya :
• Generator step up transformator
• On load tap changer
• Unit auxiliary transformator
• Exitation transformator
Transformator
21. Skema Proses Distribusi Listrik
Distribution
Transformator
Estate Consumption
Step Down
Transformator
Step Up
Transformator
Sub Station
Tower
Tower
INLET AIR
FUEL
COMBUSTOR
COMPRESSOR
GENERATOR
TURBINE
STACK
11 KV
150 KV
150 KV
150 KV
20 KV
220 V
INDUSTRY CONSUMPTION150 KV
150 KV / 11 KV
20 KV
Distribution
Transformator
Estate Consumption
Step Down
Transformator
Step Up
Transformator
Sub Station
Tower
Tower
INLET AIR
FUEL
COMBUSTOR
COMPRESSOR
GENERATOR
TURBINE
STACK
11 KV
150 KV
150 KV
150 KV
20 KV
220 V
INDUSTRY CONSUMPTION150 KV
150 KV / 11 KV
20 KV
22. Kelebihan:
Proses instalasi yang mudah dan murah
Start-up time yang cepat
Tenaga darurat (back-up)
Dapat menggunakan berbagai macam variasi
bahan bakar
Ramah lingkungan
Kekurangan:
Single-cycle memiliki efisiensi yang rendah
Kelebihan dan Kekurangan PLTG
