## EVALUASI KINERJA IMAG PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO COKRO TULUNG KABUPATEN KLATEN
Mahalla 1 , Suharyanto 2 , M.Isnaeni BS 3
1 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Lhokseumawe Jln Banda Aceh-Mesan Km 282 Lhokseumawe – Indonesia Email: mahalla.pnl@gmail.com 2,3 Jurusan Teknik Elektro FT UGM
Jln. Grafika 2 Yogyakarta 55281 INDONESIA

## ABSTRAK
IMAG  (Induction  Motor  as  Asynchronous  Generator)  atau  motor    induksi  yang  digunakan sebagai  generator  asinkron  telah  banyak  digunakan  pada    Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro (PLTMh)  yang    kapasitasnya  kecil,yaitu    dibawah  100  Kw.  Keunggulan  IMAG  adalah  harganya murah,  kostruksinya  sederhana,  perawatan  mudah  dan  banyak  terdapat  dipasaran,  namun permasalahan  kestabilan  tegangan  dan  frekuensi  pada  saat  terjadi  perubahan  beban  dan  perubahan kecepatan penggerak mula merupakan kendala dalam pengoperasian IMAG.
Evaluasi  kinerja  dari  IMAG  pada  sistem  PLTMh  perlu  dilakukan,  yaitu  analisis  stabilitas tegangan dan frekuensi dan analisis beban harian. Berdasarkan analisis sistem secara umum, effisiensi total  IMAG  adalah  47,48  %  dan    posisi  ruang  turbin  dan IMAG  masih  jauh  dari  area  bebas  banjir, sehingga  tinggi  jatuh  (head)  dapat  ditingkatkan  1  meter  menjadi  2,21  meter,  hal  ini  dapat meningkatkan daya potensial dan daya terbangkit sebesar 82,56 % Berdasarkan analisa beban harian, perubahan beban utama mempengaruhi perubahan tegangan dan frekuensi output dari IMAG, hal ini disebabkan  karena  pengontrol  beban  yang  ada  sekarang  tidak  bisa  bekerja  dengan  cepat  (responnya lambat) untuk  mengalihkan perubahan beban utama ke beban semu (ballast load).
Ada beberapa metode yang bisa dilakukan untuk mengontrol tegangan dan frekuensi, salah satu metode    adalah  dengan  mengatur  beban  (dummy  load).  Hasil  analisa  akan  dijadikan  rekomendasi untuk  perbaikan  PLTMh  sehingga  ketidak  stabilan  tegangan  dan  frekuensi  bisa  diatasi  untuk menjamin mutu listrik yang dihasilkan oleh IMAG pada sistem PLTMh.
Kata kunci : PLTMh, generator asinkron, kestabilan, tegangan, frekuensi.

## 1. PENDAHULUAN
Permasalahan  energi  erat  kaitannya dengan  masalah-masalah lainnya,  seperti masalah  politik,  ekonomi  dan  lingkungan. Pertumbuhan  ekonomi  yang  baik  pada suatu negara cenderung akan meningkatkan konsumsi energi  sehingga cadangan energi yang  ada  juga  akan  semakin  berkurang. Kondisi  seperti  ini  dapat  mengakibatkan
energi  menjadi  komoditi  yang  sangat menjanjikan keuntungan, sehingga mendorong beberapa negara untuk melakukan  kebijakan  pengelolaan  energi yang bertujuanuntuk meningkatkan efisiensi  energi  dan  mencari  sumber  energi baru  dan  terbarukan  seperti  energi  air, angin, surya, gelombang laut, biomasa  dan lain-lain.
Salah satu sumber energi terbarukan yangsudah  dikembangkan  menjadi  energi listrik adalah energi air. Teknologi Pembangkit  Listrik  Tenaga  Mikrohidro (PLTMh) cocok diterapkan didaerah terpencil karena selain ekonomis, teknologi PLTMh  juga  ramah  lingkungan  bila dibandingkan    dengan    pembangkit  listrik tenaga  diesel  (PLTD).  Untuk  pembangkit listrik tenaga mikrohidro  (PLTMh) dengan skala  kecil,penggunaan  generator  induksi sangat tepat karena harga unitnya murah,konstuksinya  kuat  dan  sederhana, mudah    dalam  pengoperasiannya  dan memerlukan sedikit  perawatan.
Disisi  lain  penggunaan    generator induksi    sebagai  pembangkit    listrik    dapat mengakibatkan  resiko  terhadap kestabilan sistem  pembangkit,  khususnya  kestabilan tegangan  dan    frekwensi.    Hal  ini    sesuai dengan  karakteristik  dari generator induksi dimana    apabila  terjadi  perubahan  beban dan  putaran    maka  akan  diikuti  oleh perubahan    tegangan  dan  frekwensi, sehingga    sistem  pembangkit  dikatakan tidak stabil

## 2. TINJUAN PUSTAKA

## A. Prinsip Kerja IMAG
Generator  induksi  atau  motor  induksi yang  digunakan  sebagai  generator  asinkron sering digunakan untuk   mencukupi suplai
daya  tambahan  untuk  beban  di  daerah terpencil dimana layanan saluran transmisinya terbatas. Dengan segala keunggulan  yang  disebutkan  diatas  adalah pilihan  yang  tepat  untuk  menggunakan generator asinkron.
Penggunaan  generator  induksi  pada system  PLTMh  dimana    kincir    air  yang memutar  generator  tidak  mengharuskan pada kecepatan sinkronnya. Dengan demikian,  jika  daya  yang  dibangkitkan tidak mensyaratkan frekwensi dan tegangan tetap  maka    generator  dapat  dioperasikan stand alone, atau terisolasi.
Pada saat generator induksi dioperasikan,diperlukan daya mekanis untuk memutar rotornya searah dengan arah medan putar melebihi kecepatan sinkronnya dan  sumber  daya  reaktif  untuk  memenuhi kebutuhan  arus  eksitasinya.  Kebutuhan daya reaktif dapat diperoleh dari jala – jala atau  dari  suatu  kapasitor.  Tanpa  adanya daya  reaktif,  generator    induksi    tidak menghasilkan  tegangan.  Jika  generator induksi terhubung dengan jala – jala, maka kebutuhan  daya  reaktif  diambil  dari  jala – jala.  Namun,  bila  generator  induksi  tidak tehubung  dengan  jala – jala,  atau  berdiri sendiri  maka  kebutuhan  daya  reaktif  dapat disediakan  dari  suatu  unit  kapasitor. Kapasitor  tersebut  dihubungkan  paralel dengan terminal keluaran generator.
Kapasitor  yang  terpasang  harus  mampu memberikan  daya  reaktif  yang  dibutuhkan untuk menghasilkan fluksi di celah udara,sehingga  distator  akan  terbangkit tegangan  induksi  sebesar  E1.  Tegangan  E1 ini  akan  mengakibatkan  arus  mengalir  ke kapasitor  sebesar Dengan  adanya  arus sebesar akan  menambah  jumlah  fluksi
dicelah  udara,sehingga  tegangan  distator menjadi E2. Tegangan E2 akan mengakibatkan    mengalir  arus  kekapasitor sebesar yang  menyebabkan  fluksi bertambah dan tegangan yang dibangkitkan juga  akan  meningkat.  Proses  ini  terjadi sampai mencapai titik keseimbangan E=Vc, seperti pada gambar 1 dibawah ini:
Gambar 1.Proses pembangkitan Tegangan
Kapasitas  kapasitor  yang  dipasang  sangat menentukan  terbangkitnya  tegangan  atau tidak. Untuk terbangkitnya tegangan generator  induksi  kapasitas  kapasitor  yang dipasang  harus  lebih  besar    dari  kapasitas kapasitor  minimum  yang  diperlukan  untuk proses  eksitasi.  Jika  kapasitas  kapasitor yang  dipasang  lebih  kecil  dari  kapasitas
kapasitor  minimum    yang  diperlukan,maka tegangan pembangkitan tidak akan berhasil.
Karena generator induksi dapat melakukan  eksitasi  sendiri  maka  generator tersebut  dinamakan generator  induksi penguatan  sendiri.  Mesin  induksi  yang beroperasi  sebagai  generator  ini  bekerja dengan slip yang lebih kecil dari nol  (s<0), atau  negatif.  Kalau  slip  positif  maka  akan bekerja  sebagai  motor,  sedangkan  kondisi pengereman  slip  sama  dengan  1.  Kurva karakteristik  mesin  induksi  adalah  seperti gambar  2 dibawah ini:
Gambar 2. Kurva karakteristik mesin induksi.

## B.  Sifat Beban Listrik
Dalam  suatu  rangkaian  listrik  selalu dijumpai  suatu  sumber  dan  beban.  Bila sumber  listrik  DC,maka  sifat  beban  hanya bersifat  resistif  murni,  karena  frekuensi sumber  DC  adalah  nol.Reaktansi  induktif (XL)  akan  menjadi  nol  yang  berarti  bahwa induktor tersebut akan shortcircuit.
Reaktansi  kapasitif  (XC)  akan  menjadi  tak berhingga  yang  berarti  bahwa  kapasitif tersebutakan open  circuit.  Jadi  sumber  DC akan  mengakibatkan  beban  beban  induktif dan  beban  kapasitiftidak  akan  berpengaruh
Evaluasi Kinerja IMAG.....
Kapasitor  yang  terpasang  harus  mampu memberikan  daya  reaktif  yang  dibutuhkan untuk menghasilkan fluksi di celah udara,sehingga  distator  akan  terbangkit tegangan  induksi  sebesar  E1.  Tegangan  E1 ini  akan  mengakibatkan  arus  mengalir  ke kapasitor  sebesar Dengan  adanya  arus sebesar akan  menambah  jumlah  fluksi dicelah  udara,sehingga  tegangan  distator menjadi E2. Tegangan E2 akan mengakibatkan    mengalir  arus  kekapasitor sebesar yang  menyebabkan  fluksi bertambah dan tegangan yang dibangkitkan juga  akan  meningkat.  Proses  ini  terjadi sampai mencapai titik keseimbangan E=Vc, seperti pada gambar 1 dibawah ini:
Gambar 1.Proses pembangkitan Tegangan
Kapasitas  kapasitor  yang  dipasang  sangat menentukan  terbangkitnya  tegangan  atau tidak. Untuk terbangkitnya tegangan generator  induksi  kapasitas  kapasitor  yang dipasang  harus  lebih  besar    dari  kapasitas kapasitor  minimum  yang  diperlukan  untuk proses  eksitasi.  Jika  kapasitas  kapasitor yang  dipasang  lebih  kecil  dari  kapasitas
kapasitor  minimum    yang  diperlukan,maka tegangan pembangkitan tidak akan berhasil.
Karena generator induksi dapat melakukan  eksitasi  sendiri  maka  generator tersebut  dinamakan generator  induksi penguatan  sendiri.  Mesin  induksi  yang beroperasi  sebagai  generator  ini  bekerja dengan slip yang lebih kecil dari nol  (s<0), atau  negatif.  Kalau  slip  positif  maka  akan bekerja  sebagai  motor,  sedangkan  kondisi pengereman  slip  sama  dengan  1.  Kurva karakteristik  mesin  induksi  adalah  seperti gambar  2 dibawah ini:
Gambar 2. Kurva karakteristik mesin induksi.

## B.  Sifat Beban Listrik
Dalam  suatu  rangkaian  listrik  selalu dijumpai  suatu  sumber  dan  beban.  Bila sumber  listrik  DC,maka  sifat  beban  hanya bersifat  resistif  murni,  karena  frekuensi sumber  DC  adalah  nol.Reaktansi  induktif (XL)  akan  menjadi  nol  yang  berarti  bahwa induktor tersebut akan shortcircuit.
Reaktansi  kapasitif  (XC)  akan  menjadi  tak berhingga  yang  berarti  bahwa  kapasitif tersebutakan open  circuit.  Jadi  sumber  DC akan  mengakibatkan  beban  beban  induktif dan  beban  kapasitiftidak  akan  berpengaruh
Evaluasi Kinerja IMAG.....
Kapasitor  yang  terpasang  harus  mampu memberikan  daya  reaktif  yang  dibutuhkan untuk menghasilkan fluksi di celah udara,sehingga  distator  akan  terbangkit tegangan  induksi  sebesar  E1.  Tegangan  E1 ini  akan  mengakibatkan  arus  mengalir  ke kapasitor  sebesar Dengan  adanya  arus sebesar akan  menambah  jumlah  fluksi dicelah  udara,sehingga  tegangan  distator menjadi E2. Tegangan E2 akan mengakibatkan    mengalir  arus  kekapasitor sebesar yang  menyebabkan  fluksi bertambah dan tegangan yang dibangkitkan juga  akan  meningkat.  Proses  ini  terjadi sampai mencapai titik keseimbangan E=Vc, seperti pada gambar 1 dibawah ini:
Gambar 1.Proses pembangkitan Tegangan
Kapasitas  kapasitor  yang  dipasang  sangat menentukan  terbangkitnya  tegangan  atau tidak. Untuk terbangkitnya tegangan generator  induksi  kapasitas  kapasitor  yang dipasang  harus  lebih  besar    dari  kapasitas kapasitor  minimum  yang  diperlukan  untuk proses  eksitasi.  Jika  kapasitas  kapasitor yang  dipasang  lebih  kecil  dari  kapasitas
kapasitor  minimum    yang  diperlukan,maka tegangan pembangkitan tidak akan berhasil.
Karena generator induksi dapat melakukan  eksitasi  sendiri  maka  generator tersebut  dinamakan generator  induksi penguatan  sendiri.  Mesin  induksi  yang beroperasi  sebagai  generator  ini  bekerja dengan slip yang lebih kecil dari nol  (s<0), atau  negatif.  Kalau  slip  positif  maka  akan bekerja  sebagai  motor,  sedangkan  kondisi pengereman  slip  sama  dengan  1.  Kurva karakteristik  mesin  induksi  adalah  seperti gambar  2 dibawah ini:
Gambar 2. Kurva karakteristik mesin induksi.

## B.  Sifat Beban Listrik
Dalam  suatu  rangkaian  listrik  selalu dijumpai  suatu  sumber  dan  beban.  Bila sumber  listrik  DC,maka  sifat  beban  hanya bersifat  resistif  murni,  karena  frekuensi sumber  DC  adalah  nol.Reaktansi  induktif (XL)  akan  menjadi  nol  yang  berarti  bahwa induktor tersebut akan shortcircuit.
Reaktansi  kapasitif  (XC)  akan  menjadi  tak berhingga  yang  berarti  bahwa  kapasitif tersebutakan open  circuit.  Jadi  sumber  DC akan  mengakibatkan  beban  beban  induktif dan  beban  kapasitiftidak  akan  berpengaruh
pada  rangkaian.  Bila  sumber  listrik  AC maka  beban  dibedakan  menjadi  3sebagai berikut :
Beban Resistif Beban  resistif  yang  merupakan suatu resistor  murni,  contoh  :  lampu  pijar, pemanas.  Beban  inihanya  menyerap  daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali.  Tegangan  dan  arus  se-fasa.Secara matematis dinyatakan :
R = V / I (1)
Gambar 3. Arus dan tegangan pada beban resistif.

## Beban Induktif
Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuahinti biasanya inti besi, contoh  :  motor – motor  listrik,  induktor  dan transformator.  Beban  inimempunyai  faktor daya  antara  0 – 1  “ lagging ”.  Beban  ini menyerap  daya  aktif  (kW)  dan  dayareaktif
(kVAR). Tegangan mendahului arus sebesar φ°. Secara matematis dinyatakan :
XL = 2πf.L                        (2)
Gambar 4.  Arus, tegangan dan GGL induksi-diri pada beban induktif

## Beban Kapasitif
Beban kapasitif adalah beban yang mengandung  suatu  rangakaian  kapasitor. Beban inimempunyai faktor daya antara 0 – 1 “ leading ”. Beba n ini menyerap daya aktif (kW) danmengeluarkan daya reaktif (kVAR). Arus mendahului tegangan
sebesar φ°. Secara matematisdinyatakan : XC = 1 / 2πfC (3)
Gambar 5. Arus, tegangan dan GGL induksi diri pada beban kapasitif
C. Konsep  Pengaturan  Tegangan  dan Frekuensi
Gaya  gerak  listrik  pada  generator dinyatakan dengan:
E = Cn Φ          (5) dengan:
E : Gaya gerak listrik    (volt)
C :  konstanta
Φ : fluksi yang menghasilkan Var n : putaran yang menghasilkan Watt. Apabila terjadi penurunan beban maka putaran  (n)  akan  naik  dan  diikuti  oleh naiknya  frekuensi,  jika  fluksi  (Φ)  konstan
pada  rangkaian.  Bila  sumber  listrik  AC maka  beban  dibedakan  menjadi  3sebagai berikut :
Beban Resistif Beban  resistif  yang  merupakan suatu resistor  murni,  contoh  :  lampu  pijar, pemanas.  Beban  inihanya  menyerap  daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali.  Tegangan  dan  arus  se-fasa.Secara matematis dinyatakan :
R = V / I (1)
Gambar 3. Arus dan tegangan pada beban resistif.

## Beban Induktif
Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuahinti biasanya inti besi, contoh  :  motor – motor  listrik,  induktor  dan transformator.  Beban  inimempunyai  faktor daya  antara  0 – 1  “ lagging ”.  Beban  ini menyerap  daya  aktif  (kW)  dan  dayareaktif
(kVAR). Tegangan mendahului arus sebesar φ°. Secara matematis dinyatakan :
XL = 2πf.L                        (2)
Gambar 4.  Arus, tegangan dan GGL induksi-diri pada beban induktif

## Beban Kapasitif
Beban kapasitif adalah beban yang mengandung  suatu  rangakaian  kapasitor. Beban inimempunyai faktor daya antara 0 – 1 “ leading ”. Beba n ini menyerap daya aktif (kW) danmengeluarkan daya reaktif (kVAR). Arus mendahului tegangan
sebesar φ°. Secara matematisdinyatakan : XC = 1 / 2πfC (3)
Gambar 5. Arus, tegangan dan GGL induksi diri pada beban kapasitif
C. Konsep  Pengaturan  Tegangan  dan Frekuensi
Gaya  gerak  listrik  pada  generator dinyatakan dengan:
E = Cn Φ          (5) dengan:
E : Gaya gerak listrik    (volt)
C :  konstanta
Φ : fluksi yang menghasilkan Var n : putaran yang menghasilkan Watt. Apabila terjadi penurunan beban maka putaran  (n)  akan  naik  dan  diikuti  oleh naiknya  frekuensi,  jika  fluksi  (Φ)  konstan
pada  rangkaian.  Bila  sumber  listrik  AC maka  beban  dibedakan  menjadi  3sebagai berikut :
Beban Resistif Beban  resistif  yang  merupakan suatu resistor  murni,  contoh  :  lampu  pijar, pemanas.  Beban  inihanya  menyerap  daya aktif dan tidak menyerap daya reaktif sama sekali.  Tegangan  dan  arus  se-fasa.Secara matematis dinyatakan :
R = V / I (1)
Gambar 3. Arus dan tegangan pada beban resistif.

## Beban Induktif
Beban induktif adalah beban yang mengandung kumparan kawat yang dililitkan pada sebuahinti biasanya inti besi, contoh  :  motor – motor  listrik,  induktor  dan transformator.  Beban  inimempunyai  faktor daya  antara  0 – 1  “ lagging ”.  Beban  ini menyerap  daya  aktif  (kW)  dan  dayareaktif
(kVAR). Tegangan mendahului arus sebesar φ°. Secara matematis dinyatakan :
XL = 2πf.L                        (2)
Gambar 4.  Arus, tegangan dan GGL induksi-diri pada beban induktif

## Beban Kapasitif
Beban kapasitif adalah beban yang mengandung  suatu  rangakaian  kapasitor. Beban inimempunyai faktor daya antara 0 – 1 “ leading ”. Beba n ini menyerap daya aktif (kW) danmengeluarkan daya reaktif (kVAR). Arus mendahului tegangan
sebesar φ°. Secara matematisdinyatakan : XC = 1 / 2πfC (3)
Gambar 5. Arus, tegangan dan GGL induksi diri pada beban kapasitif
C. Konsep  Pengaturan  Tegangan  dan Frekuensi
Gaya  gerak  listrik  pada  generator dinyatakan dengan:
E = Cn Φ          (5) dengan:
E : Gaya gerak listrik    (volt)
C :  konstanta
Φ : fluksi yang menghasilkan Var n : putaran yang menghasilkan Watt. Apabila terjadi penurunan beban maka putaran  (n)  akan  naik  dan  diikuti  oleh naiknya  frekuensi,  jika  fluksi  (Φ)  konstan
maka  generator  akan  mengalami  tegangan lebih (over voltage).
Apabila terjadi peningkatan beban maka putaran (n) akan turun dan diikuti oleh turunnya frekuensi, jika fluksi (Φ) konstan maka generator akan mengalami penurunen tegangan ( voltage drop).
Model kontrol beban pada PLTMh adalah seperti gambar  6 dibawah ini:
Gambar 6. Model kontrol beban pada
PLTMh.

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan dalam
beberapa tahapan, yaitu :
1. Merumuskan masalah.
2. Mencari  buku-buku,  makalah,  jurnal yang berhubungan dengan tesis.
3. Mengumpulkan data-data yang diperlukan untuk penelitian ini.
Pengumpulan  data  dilakukan  dengan
cara survey  langsung  ke  lokasi
PLTMh Cokro Tulung.
4. Melakukan  evaluasi  terhadap  kinerja dari  IMAG  yang  digunakan  pada
PLTMh    Cokro  Tulung  dan  juga evaluasi  sistem secara umum.

## 5. Menganalisis beban harian
6. Menganalisis  stabilitas  tegangan  dan frekuensi
7. Menganalisis  dan  perbaikan  faktor daya
8. Kesimpulan  dan  rekomendasi  untuk perbaikan.
Gambar 7. Diagram alir penelitian

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Sistem Secara Umum
Illustrasi  gambar  konstruksi  sistem PLTMh  Cokro  Tulung  adalah  seperti gambar 8 dibawah ini:
maka  generator  akan  mengalami  tegangan lebih (over voltage).
Apabila terjadi peningkatan beban maka putaran (n) akan turun dan diikuti oleh turunnya frekuensi, jika fluksi (Φ) konstan maka generator akan mengalami penurunen tegangan ( voltage drop).
Model kontrol beban pada PLTMh adalah seperti gambar  6 dibawah ini:
Gambar 6. Model kontrol beban pada
PLTMh.

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian
dilaksanakan dalam beberapa tahapan, yaitu : 1. Merumuskan masalah.
2. Mencari  buku-buku,  makalah,  jurnal yang berhubungan dengan tesis.
3. Mengumpulkan data-data yang
diperlukan untuk penelitian ini.
Pengumpulan  data  dilakukan  dengan
cara survey  langsung  ke  lokasi
PLTMh Cokro Tulung.
4. Melakukan  evaluasi  terhadap  kinerja dari  IMAG  yang  digunakan  pada
PLTMh    Cokro  Tulung  dan  juga evaluasi  sistem secara umum.

## 5. Menganalisis beban harian
6. Menganalisis  stabilitas  tegangan  dan frekuensi
7. Menganalisis  dan  perbaikan  faktor daya
8. Kesimpulan  dan  rekomendasi  untuk perbaikan.
Gambar 7. Diagram alir penelitian

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Sistem Secara Umum
Illustrasi  gambar  konstruksi  sistem PLTMh  Cokro  Tulung  adalah  seperti gambar 8 dibawah ini:
maka  generator  akan  mengalami  tegangan lebih (over voltage).
Apabila terjadi peningkatan beban maka putaran (n) akan turun dan diikuti oleh turunnya frekuensi, jika fluksi (Φ) konstan maka generator akan mengalami penurunen tegangan ( voltage drop).
Model kontrol beban pada PLTMh adalah seperti gambar  6 dibawah ini:
Gambar 6. Model kontrol beban pada
PLTMh.

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian
dilaksanakan dalam beberapa tahapan, yaitu : 1. Merumuskan masalah.
2. Mencari  buku-buku,  makalah,  jurnal yang berhubungan dengan tesis.
3. Mengumpulkan data-data yang
diperlukan untuk penelitian ini.
Pengumpulan  data  dilakukan  dengan
cara survey  langsung  ke  lokasi
PLTMh Cokro Tulung.
4. Melakukan  evaluasi  terhadap  kinerja dari  IMAG  yang  digunakan  pada
PLTMh    Cokro  Tulung  dan  juga evaluasi  sistem secara umum.

## 5. Menganalisis beban harian
6. Menganalisis  stabilitas  tegangan  dan frekuensi
7. Menganalisis  dan  perbaikan  faktor daya
8. Kesimpulan  dan  rekomendasi  untuk perbaikan.
Gambar 7. Diagram alir penelitian

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN
A. Analisa Sistem Secara Umum
Illustrasi  gambar  konstruksi  sistem PLTMh  Cokro  Tulung  adalah  seperti gambar 8 dibawah ini:
1,2 meter Pintu Air Turbin Sungai 2 meter Gambar 8. Ilustrasi Konstruksi PLTMh

## Cokro Tulung

## Perhitungan Nilai Kapasitor
Berdasarkan  data-data  pada nameplate kedua  unit  IMAG  yang  ada  pada  PLTMh Cokro  Tulung,  maka  dapat  dihitung  nilai kapasitor yang digunakan.
Data-data nameplate:
P : 30 kW
V : 220/380  volt I : 99/57,3 A
delta,start
f  : 50 Hz.
n : 1425 Rpm p :  4 kutub
= √3 VI S  =  1,73 . 380 . 57,3 S  =  37669,02 VA  = 37,66 kVA.
= −
Q  = 37,66 − 30 =  22,76 kVAR
Untuk sistem 1 fasa, maka:
Qc  = 22,76 / 3  =  7,58 kVAR. Xc = Xc = =  6,38 ohm.
C   =  1/ 2πf.X C C   =   1/ 2.3,14.50.6,38
C   =   499  µF.
Menghitung Daya Potensial Air Berdasarkan hasil pengukuran, didapat data-data untuk menghitung daya potensial air,yaitu:
Luas penampang basah (A) = 1,37 meter 2
Kecepatan aliran air (v)       = 1,59 meter/detik
Debit  air  (Q)                                                =    2,18 meter 3 /detik.
Tinggi Jatuh (H)                  =  1,21 meter Gaya grafitasi (g)                 =  10 m/det 2 Massa jenis air ( ρ )
=  1
Sehingga dapat dihitung daya potensial air:
Ppotensial = ρ x g x Q x H Ppotensial = 1 x 10 x 2.18 x 1,21 Ppotensial = 26,378 kilo watt

## Menghitung Effisiensi Total (ηTotal)
Berdasarkan  data  pengukuran  pada  panel kontrol  seperti    tabel  1  dibawah  ini,maka dapat dihitung effisiensi total.
Tabel 1. Data panel kontrol
Tegangan (V) Arus (R) (A) Arus(S) (A) Arus  (T) (A) Daya (kW) 220 18s/d 20 18 s/d 20 18s/d 20 12,5 4 meter
ηtotal = (Daya Terbangkit / Daya Potensial) x 100 ηtotal = (12.500 / 26.378) x 100
ηtotal = 47,38 %
Berdasarkan konstruksi yang ada sekarang,tinggi  jatuh (head) masih  dapat diturunkan  lagi,  dengan  jarak  aman  dari banjir adalah 2 meter,makaketinggian muka air dapat diturunkan lagi 1 meter (h=1.21+1=2.21 m) sehingga daya potensial dan  daya  terbangkit  setelah  perubahan adalah :
Ppotensial = ρ x g x Q x H
Ppotensial = 1 x 10 x 2,18 x 2,21 Ppotensial = 48,178 kilo watt Pterbangkit = ηtotal x Ppotensial Pterbangkit = 47,38% x 48,178 Pterbangkit = 22,82 kilo watt
Dengan  peningkatan head dari  1.21  meter menjadi  2.21  meter  dapat  meningkatkan daya  potensial  dari  26,378  kilo  watt menjadi  48,178  kilo  watt,  dan  daya terbangkit  dari    12,5  kilo  watt    menjadi 22,82 kilo watt.

## B. Analisis Beban Harian
Analisis  beban  harian  dilakukan  pada  saat beban  puncak  dan  beban  normal,  beban puncak  terjadi  pada  hari  minggu  dan  hari- hari libur lainnya, sedangkan beban normal terjadi  pada  hari-hari  kerja.  Berdasarkan data  beban  harian  yang  didapatkan  dari hasil  pembacaan  Volt  meter  dan  Ampere
meter  selama  hari  Minggu  dan  hari  Kamis, maka  dapat  digambarkan  grafik  beban harian.
Gambar 8. Grafik Beban Nyata Terhadap
Ballast Load hari Kamis.

## Gambar 9. Grafik Beban Nyata Terhadap
Ballast Load hari Minggu.

## C. Analisis Stabilitas Tegangan dan Frekuensi
Berdasarkan data tegangan dan frekuensi  yang  diukur  pada  hari  kamis tanggal  15  Maret  2012    dan    pada  hari Minggu  tanggal  8  April  2012,  maka  dapat digambarkan grafik tegangan dan frekuensi seperti gambar dibawah ini:
Gambar  10. Grafik Output Tegangan pada
0 5 10 15 20 0 4 8 12 16 20 24 Waktu (Wib)
MAIN BALL… 0 5 10 15 20 0 4 8 12 16 20 24 Ar us (A ) Waktu (Wib) main 0 50 100 150 200 250 0 6 12 18 24 Te gan gan (V ) Waktu (Wib) 6     8    10    12   14  16   18   20   22    24     2     4 6   8  10  12  14  16  18  20  22   24  2   4
6     8    10    12   14  16 18   20   22    24 2   4
hari Kamis Gambar 11. Grafik perubahan frekuensi hari Kamis
Gambar 12 Grafik Stabilitas Tegangan pada Hari Minggu.
Gambar 13. Grafik Stabilitas Frekuensi

## Generator hari Minggu
D.Analisis dan Perbaikan Faktor Daya
Hasil  pengukuran  faktor  daya  per fasa  dari  kedua  unit  IMAG  yang  ada  di PLTMh  Cokro  Tulung  ternyata  faktor dayanya  berkisar  antara  0,53  sampai  0,86.
Untuk menghindari kerugian-kerugian akibat  dari  faktor  daya  yang  rendah,  maka faktor  daya  dapat  diperbaiki  dengan memasang  kapasitor  sebagai  sumber  daya
reaktif.  Perhitungan  perbaikan  faktor  daya untuk  tiap-tiap  fasa  dari  kedua  unit  IMAG dapat dilakukan dengan mengacu pada data pengukuran sebagai berikut:
Generator 1
Fasa R: V  : 234 volt, I  : 14,6 ampere, P  : 2,43 kW,
Pf : - 0,72,         Q  : 2,31 kVar,S  : 3,41 kVA,
f  :  55,7 Hz.
Perbaikan pf dari 0,72 menjadi 0,95 Nilai setelah perbaikan (corrected) pf adalah:
Cos θ = 0,95 Sin θ = 0,31
S = P / Cos θ
S    =    2430/0,95  = 2557,8  VA  =

## 2,55 kVA
I  =  S / V I = 2557,8 / 234 = 10,9 A
Q = S Sin θ
Q = 2557,8 . 0,31 = 798,4 VAR = 0,79 kVAR.
Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = Q1 – Q2
Qc = 2,31 – 0,79 = 1,52 kVAR.
Kapasitas kapasitor adalah:
Xc =
Xc = =  36,02 ohm.
C   = 1/ 2πf.X C
C = 1/ 2.3,14.55,7.36,02
= 79,3 µF.
0 20 40 60 0 4 8 12 16 20 24 Fr ek ue ns i(H z) Waktu(Wib) 0 100 200 300 0 4 8 12 16 20 24 Te gan gan (V ) Waktu (Wib) 0 20 40 60 0 4 8 12 16 20 24 Fr ek ue ns i ( Hz ) Waktu (Wib) 6     8    10    12   14    16   18   20   22    24     2       4 6   8   10   12   14    16   18   20   22    24  2   4
Fasa S:V  : 230 volt, I  : 11,4 ampere,P  : 1,39 kW,
Pf : 0,53,Q  : 2,24 kVar,S  : 2,61 kVA, f  :  55,8 Hz.
Perbaikan pf dari 0,53 menjadi 0,95 Nilai  setelah  perbaikan (corrected)  pf adalah:
S  = 1463,1 VA = 1,46 kVA I  = 6,3 A Q =  453,5 VAR = 0,45 kVAR. Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = 2,24 – 0,45 = 1,79 kVAR.
Kapasitas kapasitor adalah:
Xc =9,55 ohm C   = 96,7   µF Fasa T:V  : 232 volt,   I  : 12,8 ampere,    P : 2,07 kW
Pf  :  0,70,                Q    :  2,08  kVar, S  : 2,87 kVA
f  :  55,7 Hz. Perbaikan pf dari 0,70 menjadi 0,95 Nilai  setelah  perbaikan (corrected)  pf adalah:
S = 2178,9 VA = 2,17 kVA I  = 9,39 A Q = 675,4 VAR = 0,67 kVAR. Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = 1,41 kVAR. Kapasitas kapasitor adalah:
Xc = 38,17 ohm.
C   = 74,8  µF.
Generator 2
Fasa  R:V    :  234  volt, I    :  10,4  ampere, P  : 1,97 kW
Pf : 0,81,        Q  : 1,50 kVar,           S  :
2,37 kVA
f :  55,8 Hz.
Perbaikan pf dari 0,81 menjadi 0,95 Nilai  setelah  perbaikan (corrected)  pf adalah:
S = P / Cos θ
S  = 2073,6 VA = 2,07 kVA I  = 8,86 A Q = 642,8 VAR = 0,64 kVAR. Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = 0,86 kVAR. Kapasitas kapasitor adalah:
Xc = 63,66  ohm.
C =   44,9 µF.
Fasa S:V  : 231 volt,    I  : 14,7 ampere,
P  : 2,73 kW
Pf : - 0,80,      Q  : 2,08 kVar,          S  : 3,41 kVA
f  :  55,3 Hz.
Perbaikan pf dari -0,80 menjadi 0,95 Nilai setelah perbaikan (corrected) pf adalah:
S = 2873,6 VA = 2,87 kVA I   = 12,43 A Q = 890,8 VAR = 0,89 kVAR. Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = 1,19 kVAR.
Kapasitas kapasitor adalah:
Xc =  44,84 ohm.
C =   64,2  µF.
Fasa  T:V    :  232  volt, I    :  14,0  ampere, P : 2,71 kW
Pf : 0,84, Q  : 1,82 kVar, S  : 3,37 kVA f  :  55,9 Hz. Perbaikan pf dari 0,84 menjadi 0,95 Nilai  setelah  perbaikan (corrected)  pf adalah:
S    =    2710/0,95  =  2852,6  VA  = 2,85 kVA
I  =  S / V I = 2852,6 / 232 = 12,29 A Q = S Sin θ Q = 2852,6 . 0,31 = 884,3 VAR = 0,88 kVAR.
Daya reaktif yang diperlukan adalah:
Qc = Q1 – Q2
Qc = 1,82 – 0,88 = 0,94 kVAR.
Kapasitas kapasitor adalah:
Xc =  57,25 ohm.
C =   49,7  µF

## KESIMPULAN
Berdasarkan  analisis  sistem  secara umum, dapat disimpulkan bahwa:
1. Posisi  ruang  turbin  dan  IMAG  masih  jauh dari  area    banjir,  sehingga  tinggi  jatuh (head)  dapat  ditingkatkan  1  meter.  Dengan menambah  tinggi  jatuh (head)  dari  1,21 meter menjadi 2,21 meter, dapat
meningkatkan  daya  potensial  dari  26,378 Kilo  Watt  menjadi  48,178  Kilo  Watt,  dan daya terbangkit dari  12,5 kilo watt menjadi 22,82 kilo watt.
2. Berdasarkan  analisis  beban  harian,  total arus  beban  utama  (main  load)  ditambah dengan    arus  beban  semu  (ballast  load) tidak selalu sama pada setiap waktu, hal ini berarti bahwa beban total yang dipikul oleh IMAG juga tidak selalu sama.
3. Perubahan  beban  utama  mempengaruhi tegangan  dan  frekuensi  output  dari  IMAG, hal ini disebabkan karena pengontrol beban yang  ada  sekarang  tidak  bisa  bekerja dengan baik dalam mengatur beban.
4. Perbaikan  faktor  daya  sampai  dengan  0,95 untuk tiap-tiap fasa pada kedua unit IMAG dapat  mengurangi  daya  semu  (kVA),  daya reaktif  (kVAR)  dan  arus  (I)  pada  IMAG sehingga  dapat  bekerja  dengan  lebih efisien.

## DAFTAR PUSTAKA
Bhim  Singh  and  V. Rajagopal,  Electronic Load Controller For Islanded Asynchronous  Generator  In  Picohydro power  Generation,Indian  Institute  of

## Technology Delhi.
Bucur  Luştrea  dan  Ioan  Borlea,Aspects  of asynchronous generators parallel operation, “Politehnica”  University  of Timişoara, Romania .
Fauzan,2012, “Studi perbaikan Faktor Daya Beban  Induktif  dengan  Kompensator
Reaktif seri menggunakan saklar pemulih energi magnetik”.Tesis
Jurusan  Teknik  Elektro  dan  Teknologi Informasi UGM. Fathy
M.M.Bassiouny, Performance Analysis  of Self  Excited  Induction Genarators,  Department  of  Electronic Technology  College  of  Technology  at Dammam, K.S.A.
J.  P.  Ngoma  Cand.  Sc.(Eng),dkk  ,2008, Compensation  of  reakctive  power  of asynchronous  generotor  at  small  hydro power, Energetics and electrical engineering,  Наукові  праці  ВНТУ, 2008, № 2.
Karim  H.  Youssef,    dkk,(2008) A  New Method  for  Voltage  and  Frequency Control  of  Stand-Alone  Self-Excited Induction  Generator  Using  PWM Converter  with  Variable  DC  link Voltage, American Control Conferenc
Khairul Amri,  (2009),  Kajian  Potensi
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Di  Sungai  Air  Kule  Kabupaten  Kaur, Program Studi Teknik Sipil Universitas Bengkulu
Nguyen  Tung  Linh  danTrinh  Trong Chuong,Voltage  stability  analysis  of
grids connected
wind
generators,Electric  Power  University dan Ha Noi University of Industry
R.  C.  Bansal,  2005,  Three-Phase  Self- Excited  Induction  Generators:  An Overview, IEEE  Transactions  On Energy Conversion, VOL. 20, NO. 2.
Rolf  Widmer  dan  alex  Arter,1992,  Village Electrification, SKAT,Swiss  Centre  for Development Cooperation in Technology and Management.
Shailendra  Sharma  and  Bhim  Singh,  2010.
Performance Evaluation of Asynchronous Generator Based
Islanded  Wind  Energy  Conversion System  ,16th  National  Power  System Conference, 15th-17th December, 2010 .
Subramanian Kulandhaivelu dan K.K.RAY, 2011. Load  Control of A 3- Ø Self-Excited
Asynchronous Generator, International  Journal  of Engineering  Science  and  Technology (IJEST), ISSN : 0975-5462 Vol. 3 No. 2 Feb 2011.
Vlastimil  Šantín, 2010,  Mathematical Modelling Of Doubly-Fed Asynchronous  Generator, Intensive Programme
“Renewable Energy Sources ”, May  2010,  Železná  Ruda - Špičák,  University  of  West  Bohemia, Czech Republic.
Wasimudin  Surya  S,  Analisa  Karakteristik Motor  Induksi  Sebagai  Generator
(MISG)  Pada  pembangkit  listrik
Tenaga Mikrohidro (PLTMh),
Jurusan  Pendidikan  Teknik  Elektro
UPI – Bandung.