Baca artikel ini untuk mempelajari enam komponen PLTA berikut ini, yaitu (1) Struktur Forebay dan Intake, (2) Head Race atau Saluran Intake, (3) Surge Tank, (4) Turbin dan Generator, (5) Power House, dan (6) Trail Race dan Draft Tube.
1. Struktur Forebay dan Intake:
Seperti namanya forebay adalah badan air yang membesar di depan intake. Reservoir bertindak sebagai forebay ketika penstock mengambil air langsung darinya. Saat kanal mengalirkan air ke turbin, bagian kanal di depan turbin diperbesar untuk menciptakan ruang depan. Forebay sementara menyimpan air untuk memasok yang sama ke turbin. Air tidak bisa dibiarkan lewat begitu saja di waduk atau saluran. Pada pintu intake disediakan hoist untuk mengontrol masuknya air. Di depan gerbang disediakan rak sampah untuk mencegah masuknya puing-puing, pohon, dll ke penstock. Garu juga disediakan untuk membersihkan rak sampah secara berkala.
2. Head Race atau Intake Conduit:
Mereka membawa air ke turbin dari reservoir. Pilihan saluran terbuka atau saluran bertekanan (Penstock) tergantung pada kondisi lokasi. Saluran bertekanan mungkin dalam bentuk saluran masuk yang melebar di badan bendungan atau mungkin berupa saluran baja atau beton yang panjang atau kadang-kadang terowongan yang membentang beberapa kilometer antara reservoir dan rumah pembangkit.
Saluran tekanan tidak mengikuti kontur tanah dan setiap gradien diberikan untuk menyesuaikan dengan kondisi lokasi. Kecepatan air di saluran listrik juga lebih tinggi daripada di saluran terbuka. Hingga ketinggian sekitar 60 meter kecepatan dapat berkisar antara 2,5 hingga 3 0 m/detik.
Untuk kepala yang lebih tinggi, kecepatan mungkin masih lebih tinggi. Kadang-kadang nyaman atau ekonomis untuk mengadopsi saluran terbuka sebagian atau seluruhnya sebagai saluran utama. Kanal aliran head dapat mengalirkan air ke turbin atau penstock dan biasanya diadopsi pada instalasi head rendah di mana kehilangan head relatif penting. Keuntungan dari saluran terbuka adalah dapat digunakan untuk keperluan irigasi atau navigasi.
3. Tangki Gelombang:
Tangki penampung adalah reservoir penyimpanan yang dipasang pada beberapa bukaan yang dibuat pada saluran pipa panjang atau penstock untuk menerima aliran yang ditolak ketika saluran pipa tiba-tiba ditutup oleh katup yang dipasang di ujungnya yang curam, lihat Gambar 20.5. Sebuah tangki gelombang, oleh karena itu, membebaskan saluran pipa dari tekanan berlebihan yang dihasilkan karena penutupannya, sehingga menghilangkan efek palu air yang positif.
Hal ini dilakukan dengan memasukkan sejumlah besar air ke dalam tangki gelombang yang seharusnya mengalir keluar dari jalur pipa, tetapi kembali ke tangki karena penutupan ujung pipa. Ini juga berfungsi untuk memasok aliran tambahan secara tiba-tiba kapan pun dibutuhkan oleh penggerak utama hidrolik kapan saja. Tangki gelombang sebagian besar digunakan di pembangkit listrik tenaga air atau di pabrik pemompaan besar untuk mengontrol variasi tekanan yang dihasilkan dari perubahan aliran yang cepat.
Dalam kasus pembangkit listrik tenaga air, ketika terjadi pengurangan beban secara tiba-tiba pada turbin, gubernur perlu menutup gerbang turbin untuk mengatur aliran air agar kecepatan turbin tetap konstan. Namun, air sudah dalam perjalanan ke turbin.
Ketika gerbang turbin ditutup, air yang bergerak harus kembali. Sebuah tangki gelombang kemudian akan bertindak sebagai wadah untuk menyimpan air yang ditolak dan dengan demikian menghindari palu air Di sisi lain ketika ada permintaan mendesak pada turbin untuk lebih banyak tenaga, gubernur membuka kembali gerbang secara proporsional dengan beban yang meningkat, sehingga , sehingga perlu untuk memasok lebih banyak air.
Untuk pipa yang panjang dibutuhkan waktu yang cukup lama sebelum seluruh massa air dapat dipercepat. Tangki gelombang yang umumnya terletak di dekat turbin akan memenuhi permintaan air yang tiba-tiba meningkat hingga kecepatan di bagian atas saluran memperoleh nilai baru.
Demikian pula untuk instalasi pemompaan besar dengan pipa pengiriman yang panjang, tangki gelombang juga dapat digunakan untuk mengontrol variasi tekanan di sisi pengiriman, yang diakibatkan oleh mati mendadak atau mulainya pompa. Saat pompa dihidupkan, sebagian besar aliran awal dari pompa masuk ke tangki gelombang sehingga mengurangi efek palu air di pipa pengiriman. Di sisi lain ketika pompa dimatikan secara tiba-tiba, tangki gelombang menyediakan ruang ekstra untuk menampung air yang akan kembali, sehingga mengurangi tekanan palu air.
Fungsi Surge Tank:
Tangki gelombang dengan demikian melayani tujuan berikut:
saya. Kontrol variasi tekanan yang dihasilkan dari perubahan aliran pipa yang cepat, sehingga menghilangkan efek water hammer.
- Regulasi aliran dalam pembangkit listrik dan pemompaan dengan menyediakan head percepatan atau perlambatan yang diperlukan.
Lokasi Surge Tank:
Secara teoritis tangki gelombang harus ditempatkan sedekat mungkin dengan pembangkit listrik atau pemompaan. Tempat yang ideal untuk pembangkit listrik adalah di inlet turbin, tetapi jarang untuk instalasi dengan head sedang dan tinggi karena harus dibuat sangat tinggi. Untuk mengurangi ketinggiannya, umumnya terletak di persimpangan terowongan bertekanan dan penstock (lihat Gambar 20.5) atau di sisi gunung.
4. Turbin dan Generator:
Turbin mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dikembangkan oleh turbin digunakan untuk menjalankan generator listrik. Itu langsung digabungkan ke poros turbin. Generator mengembangkan tenaga listrik. Turbin terdiri dari roda yang disebut runner. Pelari dilengkapi dengan bilah atau ember yang dirancang khusus. Air yang memiliki energi hidrolik yang besar menyerang sudu dan pelari berputar.
Turbin air dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu:
saya. Turbin impuls atau kecepatan, dan
- Turbin reaksi atau tekanan.
Turbin impuls:
Dalam turbin impuls, semua energi potensial atau head yang tersedia diubah menjadi energi kinetik atau head kecepatan dengan melewatkan air melalui nosel yang berkontraksi atau dengan baling-baling pemandu sebelum menumbuk ember. Roda berputar bebas di udara dan air hanya bersentuhan dengan sebagian roda pada satu waktu. Tekanan air selama ini adalah atmosfer.
Untuk mencegah percikan dan untuk mengarahkan air yang keluar dari ember ke tail race, disediakan casing. Turbin impuls pada dasarnya adalah roda berkecepatan rendah dan digunakan untuk head yang relatif tinggi. Roda Pelton, roda impuls Turgo dan turbin Girard, adalah beberapa jenis turbin impuls. Di roda Pelton, air menghantam pelari secara tangensial.
Turbin Reaksi:
Dalam turbin reaksi, hanya sebagian dari energi potensial yang tersedia diubah menjadi head kecepatan, di pintu masuk ke runner. Porsi keseimbangan tetap sebagai kepala tekanan. Tekanan pada inlet turbin jauh lebih tinggi daripada tekanan pada outlet.
Ini bervariasi sepanjang aliran air melalui turbin. Sebagian besar tenaga dikembangkan oleh perbedaan tekanan yang bekerja di bagian depan dan belakang bilah pelari. Hanya sebagian kecil tenaga yang berasal dari aksi dinamis kecepatan. Karena air berada di bawah tekanan, seluruh aliran dari head race ke tail race berlangsung dalam sistem tertutup.
Turbin Francis dan Kaplan adalah dua jenis turbin reaksi yang penting. Dalam turbin Francis ada aliran air radial ke dalam. Dalam turbin Francis modern, aliran masuk secara radial ke dalam tetapi meninggalkan arah paralel ke poros di tengah. Ini disebut aliran campuran.
Di Girard, turbin baling-baling dan Kaplan alirannya aksial atau sejajar dengan sumbu poros turbin. Pemilihan jenis turbin yang sesuai terutama bergantung pada head yang tersedia dan jumlah limbah yang dibutuhkan.
Turbin dapat diklasifikasikan sebagai berikut dengan mengacu pada jenis pembangkit listrik:
Turbin kepala rendah (kurang dari 30 m);
Turbin kepala sedang (30 hingga 160 m);
Turbin kepala tinggi (hingga dan lebih dari 1000 m);
Turbin head rendah adalah turbin Propeller dan turbin Kaplan. Turbin ini menggunakan air dalam jumlah besar. Turbin kepala sedang adalah turbin Francis modern. Turbin impuls adalah turbin head tinggi. Turbin ini membutuhkan jumlah air yang relatif lebih sedikit.
5. Pembangkit Listrik:
Tujuan dari power house adalah untuk mendukung dan menampung peralatan hidrolik dan listrik.
Rumah pembangkit listrik mudah dibagi menjadi dua bagian sebagai berikut:
saya. Substruktur untuk mendukung peralatan dan menyediakan saluran air yang diperlukan.
- Superstruktur atau bangunan untuk menampung dan melindungi peralatan.
Substruktur:
Substruktur dapat menjadi bagian integral dari bendungan dan bangunan intake. Dalam kasus lain substruktur mungkin jauh dari bendungan, intake bendungan dan rumah pembangkit menjadi struktur yang sepenuhnya terpisah. Substruktur dibangun secara eksklusif dari beton dan diperkuat dengan baja jika diperlukan.
Struktur Super:
Ruang pembangkit, bagian utama dari rumah pembangkit, berisi unit utama dan asesorisnya, dan biasanya terdapat derek atas yang digerakkan oleh tenaga atau tangan yang membentang di sepanjang lebar rumah pembangkit. Papan sakelar dan dudukan pengoperasian biasanya berada di dekat bagian tengah stasiun, baik di tingkat lantai atau, untuk visibilitas yang lebih baik, di lantai dua atau di tingkat di atas lantai utama.
Biasanya teluk tambahan atau bagian rumah pembangkit akan dibutuhkan di bagian hulu dari unit utama untuk sakelar, koneksi bus, dan saluran keluar. Jika trafo ditempatkan di dalam stasiun, ini juga akan berada di teluk tambahan, biasanya di lantai dan menutup lantai utama dengan pintu baja atau daun jendela.
Derek keliling adalah bagian penting dari peralatan pembangkit listrik. Dalam menetapkan elevasi rel mesin derek di atas lantai, ruang kepala yang cukup harus disediakan untuk mengangkat dan membawa berbagai bagian mesin.
6. Tail Race dan Draft Tube
Saluran di mana turbin melepaskan dalam kasus roda impuls dan melalui draft tube dalam kasus turbin reaksi disebut tail race. Pipa hisap atau tabung draft tidak lain adalah tabung kedap udara yang dipasang ke semua turbin reaksi di sisi keluaran. Itu memanjang dari ujung pelepasan pelari turbin hingga sekitar 0,5 meter di bawah permukaan permukaan air ekor. Tabung draft lurus umumnya diberi suar 4 hingga 6 derajat untuk secara bertahap mengurangi kecepatan air.
Tindakan pengisapan air dalam tabung ini memiliki efek yang sama pada pelari sebagai kepala yang setara sehingga turbin mengembangkan daya yang sama seperti jika ditempatkan di permukaan air ekor. Perlombaan ekor roda impuls biasanya merupakan bagian kira-kira persegi panjang, berjalan dari titik di bawah roda ke titik di luar fondasi rumah pembangkit di mana ia memasuki saluran keluar atau sungai. Karena debit kecil dari roda impuls, serta kecepatan yang diijinkan lebih tinggi, bagian tail race jauh lebih kecil daripada turbin reaksi.
Dalam kasus turbin reaksi, lebar saluran balap ekor di bawah rumah pembangkit tergantung pada jarak unit dan ketebalan dermaga dan dinding antara ruang unit. Kedalaman saluran tail race tergantung pada kecepatan yang umumnya dianggap sekitar 1 meter per detik. Di mana pembangkit tenaga listrik dekat dengan sungai, mungkin ada aliran ekor di sungai itu sendiri. Dalam kasus lain saluran pacuan ekor dengan panjang tertentu dapat disediakan untuk bergabung dengan lubang turbin dengan sungai.
