## SINERGI Polmed : JURNAL ILMIAH TEKNIK MESIN
Homepage jurnal: http://ojs.polmed.ac.id/index.php/Sinergi/index

## ANALISIS UNJUK KERJA TURBIN AIR KAPASITAS 3×6 MW PADA BEBAN NORMAL DAN BEBAN PUNCAK DI UNIT PLTA PAKKAT PT. ENERGY SAKTI SANTOSA
Brama Anggara Hasibuan a , Johan Christian Siahaan b , Isman Harianda a
a Teknik Konversi Energi, Politeknik Negeri Medan, Jl. Almamater No.1, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota medan, Sumatera Utara 20155, Indonesia
b PT.Energy Sakti Sentosa PLTA Pakkat, Kab Humbang Hasundutan, Sumatera Utara, 22451, Indonesia
E-mail:bramahasibuan@students.polmed.ac.id
I N F O A R T I K E L

## Riwayat artikel:
Diajukan pada 15 Februari 2022 Direvisi pada 14 Maret 2022 Disetujui pada 22 Maret 2022 Tersedia daring pada 05 April 2022
Kata kunci: Pembangkit Listrk Tenaga Air, Turbin, Beban Normal, Beban Puncak. Keywords: Hydroelectric Power Station,Turbine,
Normal Load, Peak Load A B S T R A K
Turbin  merupakan  salah  satu  komponen  penting  yang  terdapat  pada  PLTA (Pembangkit  Listrik Tenaga Air),  karena berperan  sebagai  pengubah  energi  potensial menjadi  energi  mekanik,  yang  akan  menggerakkan  generator  agar  terciptanya  energi listirk. Tipe turbin yang digunakan pada PLTA Pakkat ialah turbin francis dengan posisi shaft horizontal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja turbin pada  saat  kondisi  beban  normal  dan  beban  puncak.  Metode  yang  digunakan  untuk mengetahui unjuk kerja turbin pada saat kondisi tersebut adalah dengan mencatat data harian,  dimana  data  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  faktor-faktor  apa  saja  yang mempengaruhi unjuk kerja pada suatu turbin, Pada hasil penelitian, diketahui kondisi beban puncak adalah pada pukul 18.00 – 23.00 dan 04.00 dan 07.00 waktu setempat. Dari hasil perhitungan didapat bahwa pada saat kondisi beban normal nilai rata-rata daya aktual sebesar 5,71 MW lebih rendah dibandingkan dengan nilai rata-rata daya teoritis sebesar  6,01  MW.  Dan  pada  saat  kondisi  beban  puncak,  nilai  rata-rata  daya  aktual sebesar 5,94 MW lebih rendah dibandingkan dengan nilai rata-rata daya teoritis sebesar 6,23 MW. Adanya perbedaan nilai daya yang dihasilkan dengan perhitungan aktual dan teoritis disebabkan oleh adanya rugi-rugi yang terjadi pada gesekan air pada pipa menuju turbin. Perbandingan antara data daya secara aktual dengan data daya secara teoritis pada saat kondisi beban normal didapatkan rata-rata nilai error sebesar 5,41 %, dan pada saat kondisi beban puncak didapatkan rata-rata nilai error sebesar 4,88 %.
A B S T R A C T
Turbines are essential components in a hydroelectric power plant (PLTA) since they serve as a potential energy changer into mechanical energy, driving the generator to create electrical energy. The type of turbine used in PLTA Pakkat is a Francis turbine with a horizontal shaft position. This study aimed to discover the turbine performance in  normal  and  peak  load  conditions.  The  method  used  to  determine  the  turbine performance at such conditions was by recording daily data, where this data aims to examine the factors affecting the turbine performance. The study results discovered that the  peak  load  conditions  were  at 18.00  –  23.00  PM,  04.00, and 07.00  AM .  The calculation result obtained an actual power average value of 5.71 MW lower than the theoretical  power  average  value  of 6.01  MW during  the  normal  load  condition. Furthermore, the actual power average value was 5.94 MW lower than the theoretical power  average  value  of 6.23  MW during  the  peak  load  condition.  The  power  value differences produced by actual and theoretical calculations were caused by losses in the water friction in the pipes to the turbine. From the comparison between actual power and  theoretical  power  data,  the  average  error  value  was 5.41  % at  the normal load condition and 4.88 % at the peak load condition .

## 1. PENGANTAR
Di era yang serba dinamis dan mobilitas tinggi ini pastinya kebutuhan listrik sangat diperlukan guna menunjang aktivitas kehidupan manusia. Dengan berkembangnya zaman, banyak kita temui energi baru dan terbarukan yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan pemanfaatan bahan bakar fosil. Geografis Indonesia menunjukkan sumber daya air yang cukup melimpah dan dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif untuk dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik (Wahyu Hidayat, 2019).  Proses Pembangkit Listrik Tenaga Air untuk  menghasilkan  energi  listrik  dimulai  dari  air  yang  ditampung  pada  bendungan  yang  kemudian  akan  dialirkan  ke  dalam  pintu pengambilan air ( intake gate ) yang selanjutnya air akan masuk ke dalam terowongan ( tunnel ). Sebelum air dialirkan ke dalam pipa pesat ( penstock ), air harus melewati tangki peredam ( surge tank ). Surge tank ini berguna sebagai sistem proteksi apabila terjadi tekanan kejut atau pukulan air ( water hammer ) saat katup utama ( main inlet valve ) ditutup seketika. Pada saat air masuk ke dalam pipa pesat ( penstock ), air akan mengalami kenaikan tekanan, dikarenakan pipa pesat ( penstock ) memiliki sudut kemiringan yang akan menambah tekanan air itu sendiri. Selanjutnya air akan masuk ke katup utama ( main inlet valve ). Ketika katup utama ( main inlet valve ) dibuka aliran air akan masuk ke dalam turbin, air akan menggerakkan sudu-sudu turbin. Kemudian dari turbin air mengalir keluar melalui pipa lepas ( draft tube ) dan selanjutnya air dialirkan kembali ke daerah aliran sungai (DAS). Poros turbin yang berputar dikopel dengan poros generator sehingga menghasilkan  energi  listrik.  Melalui  trafo  utama,  energi  listrik  disalurkan  melalui  Saluran  Udara  Tegangan  Menengah  (SUTM)  ke konsumen melalui Gardu Induk (PT. Energy Sakti Sentosa, 2015). Adapun pengaruh dari efisiensi turbin PLTA DI UNIT PLTA PAKKAT PT. ENERGY SAKTI SANTOSA yang turun sehingga diperlukan penelitian agar turbin dapat efektif penggunaan aliran air yang telah dibendung di daerah Humbang Hasundutan, Sumatera Utara lebih efisien.

## 1.1  Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
PLTA merupakan pusat pembangkit tenaga listrik yang mengubah energi potensial air menjadi energi listrik. Mesin penggerak yang digunakan adalah turbin air untuk mengubah energi potenisal air menjadi kerja mekanis poros yang akan memutar rotor pada generator untuk  menghasilkan  energi  listrik. Air  sebagai  bahan  baku  PLTA  dapat  diperoleh  dengan  berbagai  cara,  misalnya  dari  sungai  secara langsung disalurkan untuk memutar turbin, atau dengan cara ditampung dahulu dengan menggunakan kolam tandon air atau waduk sebelum disalurkan untuk memutar turbin (Sutarno, 2016). PLTA dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu (Ditjeng Marsudi,2016):
1. PLTA run off river`
2. PLTA dengan kolam tandom ( reservoir )
Pada PLTA Pakkat dikategorikan menggunakan metode run off river , dimana air sungai dialihkan dengan menggunakan dam yang dibangun memotong aliran sungai. Air sungai ini kemudian disalurkan ke bangunan air PLTA. Pada PLTA run off river, daya yang dapat dibangkitkan tergantung pada debit air sungai. Tetapi PLTA run off river biaya pembangunannya lebuh murah dibandingkan dengan PLTA dengan kolam tando ( reservoir ), karena kolam tando memerlukan bendungan yang besar dan juga memerlukan daerah genangan yang luas (Sutarno, 2016, Ditjeng Marsudi, 2016).

## 1.2  Prinsip Kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pusat  Listrik  Tenaga  Air  (PLTA)  merupakan  pembangkit  listrik  yang  memanfaatkan  air  sebagai  sumber  energi. Energi  potensial  dan  energi  kinetik  dari  air  dirubah  menjadi  energi  mekanik  oleh  turbin  dan  kemudian  energi mekanik dirubah menjadi energi listrik oleh generator (Basori, dkk., 2016). Proses Pembangkit Listrik Tenaga Air untuk menghasilkan energi listrik dimulai dari air yang ditampung pada bendungan yang kemudiann akan dialirkan ke dalam pintu pengambilan air ( intake gate ) yang selanjutnya air akan masuk ke dalam terowongan ( tunnel ). Sebelum air dialirkan ke dalam pipa pesat ( penstock ), air harus melewati tangki peredam ( surge tank ). Surge tank ini berguna sebagai sistem proteksi apabila terjadi tekanan kejut atau pukulan air ( water hammer ) saat katup utama ( main inlet valve ) ditutup seketika. Pada saat air masuk ke dalam pipa pesat ( penstock ), air akan mengalami kenaikan tekanan, dikarenakan pipa pesat ( penstock ) memiliki sudut kemiringan yang akan menambah tekanan air itu sendiri. Selanjutnya air akan masuk ke katup utama ( main inlet valve ). Ketika katup utama ( main inlet valve ) dibuka aliran air akan masuk ke dalam turbin, air akan menggerakkan sudu-sudu turbin. Kemudian dari turbin air mengalir keluar melalui pipa lepas ( draft tube ) dan selanjutnya air dialirkan kembali  ke  daerah  aliran  sungai  (DAS)  (Kurniady  dkk.,  2019).  Poros  turbin  yang  berputar  dikopel  dengan  poros  generator  sehingga menghasilkan energi listrik. Prinsip Kerja PLTA terdapat pada Gambar 1 (PT Energy Sakti Sentosa, 2015).

## 1.3  Bagian-bagian pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Berikut merupakan bagian-bagian pada Pembangkit Listrik Tenaga Air yang ada pada PLTA Pakkat, terdapat pada Tabel 1. Bagian- bagian pada PLTA Pakkat terdapat juga pada Gambar 1.
Tabel 1 : Bagian-bagian pada PLTA (PT Energy Sakti Sentosa, 2015)
Nama Bagian Fungsi Bendungan Menahan laju aliran sungai Pintu Intake ( Intake Gate) Pintu masuk aliran air menuju ke terowongan ( tunnel ) Terowongan ( Tunnel ) Saluran pembuka Surge Tank Tangki lepas tekanan mendadak Pipa Pesat ( Penstock ) Pipa yang menyalurkan air dari terowongan ke turbin Power House Rumah pembangkit Turbin Penggerak rotor Generator Mengubah energi mekanik menjadi energi listrik Tail Race Saluran pembuangan air dari turbin Switchyard Pengatur distribusi listrik Transformator Pengubah tegangan (menaikkan atau menurunkan tegangan) Kabel Distributor Jaringan line 1 dan line 2

## 1.4  Pengelompokan Turbin Air
Ditinjau dari teknik mengkonversikan energi potensial menjadi energi mekanik pada roda air turbin, ada tiga  macam turbin air, yaitu (Ditjeng Marsudi, 2016):
1. Turbin Kaplan
Turbin  Kaplan  digunakan  untuk  tinggi  terjun  yang  rendah,  yaitu  dibawah  20  meter.  Teknik  mengkonversikan  energi potensial  air  menjadi  energi  mekanik  roda  air  turbin  dilakukan  melalui  pemanfaatan  kecepatan  air.  Roda  air  turbin  Kaplan menyerupai baling-baling dari kipas angin (Wahyu Hidayat, 2019). Turbin Kaplan terdapat pada Gambar 2.

## 2. Turbin Francis
Turbin Francis pada Gambar 3, paling banyak digunakan di Indonesia. Turbin ini digunakan untuk tinggi terjun sedang, yaitu antara 20-400 meter. Teknik mengkonversikan energi potensial air menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses reaksi sehingga turbin Francis juga disebut sebagai turbin reaksi (Asrori & Eko Yudiyanto, 2016) .
Gambar 3 : Turbin Francis (Asrori & Eko Yudiyanto, 2016)
Pipa isap pada turbin ini memiliki tugas yang mirip dengan sudu hantar yang terdapat pada pompa sentrifugal, turbin francis terdiri dari sudu pengarah dan sudu jalan. Air dialirkan kedalam sebuah cincin yang berbentuk spiral. Air yang masuk kedalam turbin bisa dialirkan melalui pengisian air dari atas melalui suatu rumah yang berbentuk spiral. Roda jalan semuanya selalu bekerja. Daya yang dihasilkan turbin bisa diatur dengan cara membuka posisi pembukaan sudu pengarah, dengan demikian kapasitas air yang masuk kedalam roda turbin bisa diperbesar atau diperkecil. Turbin Francis dilaksanakan dengan posisi horizontal atau vertikal (Agy Noto Bawono & Dedy Zulhodayat Noor, 2016). Pada PLTA Pakkat untuk sistem pengendaliannya sudah menggunakan sistem kendali  dari jarak  jauh.  Ditinjau dari  segi pengendalian,  urutan  pengoperasiannya  secara  sederhana  ialah sebagai  berikut  (PT. Energy Sakti Sentosa, 2015):
1) Buka katup by-pass dari katup utama
2) Apabila tekanan air didepan dan dibelakan katup sudah sama, maka katup utam dibuka.
3) Setelah katup utama terbuka penuh dan tekanan air didepan katup pengatur sudah cukup, maka katup pengatur dibuka dan air mulai memutar rotor turbin.
4) Setelah turbin berputar pada kecepatan tertentu, governor atau Hydraulic Power Unit (HPU) akan mengatur kecepatan putar turbin untuk mendekati putaran sinkron.
5) Perangkat sinkronisasi akan memparalelkan generator dengan sistem, dengan terlebih dahulu mengatur tegangan melalui sistem eksitasi dan mengatur frekuensi serta fasa melalui governor atau Hydraulic Power Unit (HPU).
6) Setelah generator paralel dengan sistem maka secara telekontrol daya aktif yang dibangkitkan bisa diatur dengan mengirim sinyal ke motor pengatur kecepatan yang ada pada governor atau Hydraulic Power Unit (HPU).
7) Semua besaran dari unit PLTA yang diperlukan bisa dipantau melalui Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA). Apabila terjadi hal-hal yang tidak normal, maka harus ada sinyal alarm dikirim ke SCADA dan kalau perlu unit PLTA harus bisa diberhentikan secara telekontrol atau otomatis oleh sistem proteksi.
3. Turbin Pelton
Turbin  Pelton  pada  Gambar  4  adalah  turbin  untuk  tinggo  terjun  yang  tinggi,  yaitu  diatas  300  meter.  Teknik mengkonversikan energi potensial menjadi energi mekanik pada roda air turbin dilakukan melalui proses impuls sehingga turbin Pelton juga disebut sebagai turbin impuls (O.F Patty, 2018).
Gambar 4 : Turbin Pelton (O.F Patty, 2018)
Untuk semua macam turbin air diatas, ada katup pengatur yang mengatur banyaknya air yang akan dialirkan ke roda air. Dengan pengaturan  air ini,  daya  turbin  dapat diatur.  Depan  katup pengatur terdapat katup  utama  yang  harus ditutup apabila turbin  air dihentikan  untuk  melaksanakan  pengerjaan  pemeliharaan  atau  perbaikan  pada  turbin.  Apabila  terjadi  gangguan  listrik  yang
menyebabkan Pemutus Tenaga (PMT) generator trip , maka untuk mencegah turbin berputar lebih cepat karena hilangnya beban generator  yang  diputar  oleh  turbin,  katup  pengatur  air  yang  menuju  turbin  harus  ditutup.  Penutupan  katup  pengatur  ini  akan menimbulkan gelombang air membalik ( water hammer ). Water hammer ini menimbulkan pukulan mekanis kepada pipa pesat ke arah atas (hulu) yang akhirnya diredam pada tabung peredam ( surge tank )

## 2. METODE

## 2.1  Spesifikasi Turbin Air pada PLTA Pakkat
Data spesifikasi turbin air PLTA Pakkat terdapat pada Tabel 2.
Tabel 2 : Spesifikasi Turbin Air PLTA Pakkat Spesifikasi Keterangan Tipe Francis , Horizontal Spiral Produksi Strojirny Brno, a.s. Rate Net Head 143 m Power 2900 – 7000 kW Kecepatan 750 rpm Debit Pada Kondisi Atas 12 m 3 /s Debit Max. per unit 5,12 m 3 /s Debit Min. per unit 0,5 m 3 /s Spiral case Inlet Diamter 1200 mm Draft Tube Outlet Diameter 795,6 mm Diameter Runner 1020 mm Jumlah Runner Blade 20 Jumlah Guide Vane 20 Bukaan Maks. Guide Vane 69% Runaway Speed 1300 rpm Tekanan Normal Operasi Guide Vane 14 bar Tekanan oli max. Guide Vane 113 bar

## 2.2  Sistematika Perhitungan
Total energi yang tersedia dari suatu bendungan merupakan energi potensial air pada persamaan 1, yaitu (Khairul, 2013):
𝐸𝑝 = 𝑚 × 𝑔 × ℎ (1)
Dimana:
𝐸𝑝 = energi potensial 𝑚 = massa air ℎ = head (tinggi jatuh air) 𝑔 = percepatan gravitasi
Daya merupakan energi tiap satuan waktu ( 𝐸 𝑡 ) , sehingga persamaan (1), dapat dinyatakan persamaan 2 sebagai berikut:
𝐸 𝑡 = 𝑚 𝑡 × 𝑔 × ℎ (2)
Dengan mensubsitusikan P terhadap ( 𝐸 𝑡 ) ,dan mensubsitusikan ρQ terhadap ( 𝑚 𝑡 ) , maka persamaan 3:
𝑃 =  𝜌 × 𝑄 × 𝑔 × ℎ (3)
Dimana:
𝑃 = daya potensial air (watt) 𝜌 = densitas air ( 𝑘𝑔 𝑚 3 ) ℎ = head (tinggi jatuh air) (meter) 𝑔 = percepatan gravitasi ( 𝑚 𝑠 2 ) 𝑄 = debit aliran air ( 𝑚 3 𝑠 )
Untuk menghitung besar daya turbin yang dihasilkan akibat adanya energi kinetik digunakan persamaan 4, sebagai berikut (Aris Munandar, 2016):
𝑃𝑡 = 𝑇 × 𝜔 (4)
Dimana:
𝑃𝑡 = daya turbin akibat adanya energi kinetik (watt) 𝑇 = torsi 𝜔 = kecepatan sudut
Kecepatan sudut dapat diperoleh persamaan 5 dengan cara:
𝜔 = 2𝜋×n 60 (5)
Dimana: n = jumlah putaran turbin
Effisiensi turbin dapat dihitung dengan persamaan 6:
𝜂𝑡 = 𝑃𝑡 𝑃 × 100% (6) Dimana: 𝜂𝑡 = effisiensi turbin Daya yang dihasilkan sebenarnya adalah dengan menggunakan perumusan 7 sebagai berikut: 𝑃 =  𝜌 × 𝑔 × 𝑄 × ℎ × 𝜂𝑡 (7)

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1  Data Harian PLTA Pakkat
Data harian yang diperoleh dari PLTA Pakkat dapat dilihat pada Tabel 3 dan Tabel 4
Tabel 3 : Data logsheet pada kondisi beban normal PLTA Pakkat Unit 1
Hari Tanggal Jam Debit (m 3 /s) Daya Aktif (MW) Tegangan (V) Arus (A) cos phi generator (φ) Selasa 6-Apr-21 14 4,23 5,35 21.2 217 0,99 Rabu 7-Apr-21 14 5,12 6,79 21.2 273 0,99 Kamis 8-Apr-21 14 4,55 5,96 21.1 190 0,99 Jumat 9-Apr-21 14 5,12 6,79 21.2 258 0,99 Selasa 13-Apr-21 14 4,17 5,40 21.1 170 0,99 Rabu 14-Apr-21 14 3,78 4,87 21.1 199 0,99 Kamis 15-Apr-21 14 3,85 4,84 21.2 195 0,99
Berdasarkan data harian (data logsheet) PLTA Pakkat Unit 1 pada kondisi beban normal memilik rata-rata debit sebesar 4,40 m 3 /s dan daya aktif sebesar 5,71 MW.
Tabel 4: Data logsheet pada kondisi beban puncak PLTA Pakkat Unit 1
Hari Tanggal Jam Debit (m 3 /s) Daya Aktif (MW) Tegangan (V) Arus (A) cos phi generator (φ) Selasa 6-Apr-21 18 4,16 5,42 21.1 214 0,99 Rabu 7-Apr-21 18 5,12 6,79 21.4 271 0,99 Kamis 8-Apr-21 18 4,47 5,76 21.1 182 0,98 Jumat 9-Apr-21 18 4,20 5,48 21.2 208 0,99 Selasa 13-Apr-21 18 4,40 5,71 21 186 0,99 Rabu 14-Apr-21 18 4,48 5,82 21.2 195 0,99 Kamis 15-Apr-21 18 5,12 6,65 21.1 164 0,99
Berdasarkan data harian (data logsheet ) PLTA Pakkat Unit 1 pada kondisi beban puncak memiliki rata-rata debit sebesar 4,56 m 3 /s dan daya aktif sebesar 5,94 MW

## 3.2   Perhitungan Pengaruh Debit terhadap Daya yang dihasilkan
Pada  unit  1  PLTA  Pakkat  memiliki  kapasitas  7  MW.  Untuk  mengetahui  pengaruh  debit  ait  terhadap  daya  yang  dihasilkan  ini dilakukan  dengan  perhitungan.  Daya  yang  digunakan  adalah  kondisi  aktual  atau  kondisi  yang  nyata  pada  lapangan.  Effisiensi  turbin berdasarkan hasil pengambilan data aktual di PLTA Pakkat diperoleh:
𝑃𝑡 = 7 MW 𝑄 = 5,12 m 3 /s ℎ = 143 m
𝑔 = 9,81 m/s 2 Dimana:
𝑃 t = Daya yang dibangkitkan turbin akibat adanya energi kinetik (MW) 𝑄 = kapasitas aliran air (m 3 /s) ℎ = tinggi jatuh air efektif (m) 𝑔 = percepatan gravitasi (m/s 2 ) Maka dapat dilakukan perhitungan untuk mendapatkan effisiensi turbin dengan menggunakan persamaan (8):
𝑃 = 𝜌 × 𝑄 × 𝑔 × 𝐻 (8)
𝑃 = 1000 kg × 5,12 m 3 /s × 9,81 m/s 2 × 143 m 𝑃 = 7.182.489,6 W 𝑃 = 7,18 MW Dan menggunakan persamaan (9):
𝜂𝑡 = 𝑃𝑡 𝑃 ×  100 %
(9)
𝜂𝑡 = 7 7,18 ×  100% 𝜂𝑡 = 97,49 % Maka didapat effisiensi turbin sebesar 97,49 % berdasarkan data spesisfikasi turbin PLTA Pakkat pada tabel 4.1 dapat dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai daya yang dihasilkan pada 06 April 2021 pada pukul 14.00 dengan debit 4,23 m 3 /s. Pada beban normal.Maka dapat dicari dengan menggunakan persamaan (10).
𝑃 = 𝜌. 𝑔. 𝑄. ℎ . 𝜂𝑡 (10)
𝑃 = 1000 kg × 9,81 m/s 2 × 4,23 m 3 /s .× 143 m × 0,974 𝑃 = 5.779.687,65 W 𝑃 = 5,77 MW
Setelah dilakukan perhitungan maka didapat daya aktif sebesar 5,77 MW berdasarkan data harian dari PLTA Pakkat Unit 1 pada beban normal pada tanggal 06 April 2021. Hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 5
Tabel 5 : Hasil Perhitungan Debit terhadap Keluaran Daya PLTA Pakkat pada Beban Normal
Hari Tanggal Jam Debit (m 3 /s) Daya (MW) Selasa 6-Apr-21 14 4,23 5,77 Rabu 7-Apr-21 14 5,12 6,99 Kamis 8-Apr-21 14 4,55 6,21 Jumat 9-Apr-21 14 5,12 6,99 Selasa 13-Apr-21 14 4,17 5,69 Rabu 14-Apr-21 14 3,78 5,16 Kamis 15-Apr-21 14 3,85 5,26 Rata-rata 4,40 6,01
Maka dari tabel 4.2 dapat dilakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai daya yang dihasilkan pada 06 April 2021 pada pukul 18.00 dengan debit 4,16 m 3 /s. Pada beban puncak. Dengan menggunakan persamaan (8).
𝑃 = 𝜌 × 𝑔 × 𝑄 × ℎ ×  𝜂𝑡 𝑃 = 1000 kg ×9,81 m/s 2 ×4,16 m 3 /s ×143 m × 0,974 𝑃 = 5.684.042,70 W 𝑃 = 5,68 MW
Setelah dilakukan perhitungan maka didapat daya aktif sebesar 5,68 MW berdasarkan data harian dari PLTA Pakkat Unit 1  pada beban puncak pada tanggal 06 April 2021. Hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6 : Hasil Perhitungan Debit terhadap Keluaran Daya PLTA Pakkat pada Beban Puncak
Hari Tanggal Jam Debit (m 3 /s) Daya (MW) Selasa 6-Apr-21 18 4,16 5,68 Rabu 7-Apr-21 18 5,12 6,99 Kamis 8-Apr-21 18 4,47 6,10 Jumat 9-Apr-21 18 4,20 5,73 Selasa 13-Apr-21 18 4,40 6,01 Rabu 14-Apr-21 18 4,48 6,12 Kamis 15-Apr-21 18 5,12 6,99 Rata-rata 4,56 6,23

## 3.3   Penyimpangan Daya ( Error )
Dikarenakan adanya perbedaan daya yang dihasilkan antara data daya secara aktual dengan data daya secara teoritis maka perlu dicari perbedaan antara data aktual dengan data teoritis dengan menggunakan perumusan sebagai berikut :
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 𝑃𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖−𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑥 100%
(11)
a. Pada 06 April 2021 pada pukul 14.00 dengan debit 4,23 m 3 /s, pada beban normal. Dengan menggunakan persamaan (11).
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 𝑃𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖−𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑥 100%
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 5,77−5,35 5,35 𝑥 100%
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 7,85 %
b. Pada 06 April 2021 pada pukul 18.00 dengan debit 4,16 m 3 /s, pada beban puncak.Dengan menggunakan persamaan (11).
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 𝑃𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 − 𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑃𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑥 100%
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 5,68−5,42 5,42 𝑥 100%
% 𝑃𝑒𝑛𝑦𝑖𝑚𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐷𝑎𝑦𝑎 = 4,79 %
Untuk hasil perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada Tabel 7 dan Tabel 8.
Tabel 7 : Hasil perhitungan penyimpangan daya pada beban normal PLTA Pakkat Unit 1
Hari Jam Tanggal Debit (m 3 /s) Daya (MW) Penyimpangan (%) Aktual Teori Selasa 14 6-Apr-21 4,23 5,35 5,77 7,85 Rabu 14 7-Apr-21 5,12 6,79 6,99 2,94 Kamis 14 8-Apr-21 4,55 5,96 6,21 4,19 Jumat 14 9-Apr-21 5,12 6,79 6,99 2,94 Selasa 14 13-Apr-21 4,17 5,40 5,69 5,37 Rabu 14 14-Apr-21 3,78 4,87 5,16 5,95 Kamis 14 15-Apr-21 3,85 4,84 5,26 8,67 Rata –rata 4,40 5,71 6,01 5,41 Tabel 8 : Hasil perhitungan penyimpangan daya pada beban normal PLTA Pakkat Unit 1 Hari Jam Tanggal Debit (m 3 /s) Daya (MW) Penyimpangan (%) Aktual Teori Selasa 18 6-Apr-21 4,16 5,42 5,68 4,79 Rabu 18 7-Apr-21 5,12 6,79 6,99 2,94 Kamis 18 8-Apr-21 4,47 5,76 6,10 5,90 Jumat 18 9-Apr-21 4,20 5,48 5,73 4,56 Selasa 18 13-Apr-21 4,40 5,71 6,01 5,25 Rabu 18 14-Apr-21 4,48 5,82 6,12 5,15 Kamis 18 15-Apr-21 5,12 6,65 6,99 5,11 Rata –rata 4,56 5,94 6,23 4,88

## 3.4 Diagram perbandingan debit air terhadap daya yang dihasilkan
Dari data debit air dan daya keluaran pada PLTA Pakkat Unit 1, maka dapat dibuat diagram perbandingan terhadap daya aktual dan daya teoritis.
Gambar 5 : Diagram pada beban normaldata daya secara aktual dengan data daya secara teoritis pada saat kondisi beban normal didapatkan rata-rata nilai error sebesar 5,41 %
Dari perbandingan data daya secara aktual dengan data daya secara teoritis pada saat kondisi beban normal didapatkan rata-rata nilai error sebesar 5,41 %, dan pada saat kondisi beban puncak didapatkan rata-rata nilai error sebesar 4,88 %.
Gambar 6 : Diagram pada beban puncakdata daya secara aktual dengan data daya secara teoritis dan pada saat kondisi beban puncak didapatkan rata-rata nilai error sebesar 4,88 %
Dari  hasil  perhitungan  didapat  bahwa  pada  saat  kondisi  beban  normal  nilai  rata-rata  daya  aktual  sebesar  5,71  MW  lebih  rendah dibandingkan dengan nilai rata-rata daya teoritis sebesar 6,01 MW. Dan pada saat kondisi beban puncak, nilai rata-rata daya aktual sebesar 5,94 MW lebih rendah dibandingkan dengan nilai rata-rata daya teoritis sebesar 6,23 MW. Adanya perbedaan nilai daya yang dihasilkan dengan perhitungan aktual dan teoritis disebabkan oleh adanya rugi-rugi yang terjadi pada gesekan air pada pipa menuju turbin.

## 3.5   Pembahasan
PLTA Pakkat adalah perusahaan yang bekerja sama dengan PT.PLN (Perusahan Listrik Negara). PLN sendiri membedakan waktu pemakaian listrik pelanggannya dengan dua kategori yaitu kondisi beban normal dan kondisi beban puncak. Disebut kondisi beban puncak, karena kondisi pemakaian listrik digunakan secara maksimal dan relatif pelanggan sangat perlu menggunakan listrik dirumahnya. Kondisi beban puncak biasanya berlangsung antara pukul waktu 18.00 – 23.00 dan 04.00 dan 07.00 waktu setempat. Umumnya pada saat kondisi beban puncak, daya yang perlukan relatif lebih besar dibandingkan dengan kondisi beban normal. Namun dengan melihat data yang  ada, daya yang dihasilkan oleh PLTA Pakkat pada saat kondisi beban normal dengan kondisi beban puncak tidak berbeda jauh. Tidak jarang juga daya yang dihasilkan pada kondisi beban normal lebih tinggi dibandingkan pada saat kondisi beban puncak. Pada saat kondisi beban puncak dan kondisi beban normal tidak banyak mempengaruhi unjuk kerja turbin. Pengaruh unjuk kerja turbin, sebenarnya adalah faktor cuaca. Apabila curah hujan cukup tinggi maka daya yang dihasilkan tinggi juga, begitupun sebaliknya. Karena dengan kondisi curah hujan tinggi, maka bendungan akan memiliki penyimpanan air yang cukup banyak atau meningkatnya level air pada bendungan. Debit air adalah salah  satu parameter  untuk  menentukan  efisiensi  turbinnya.  Maka  dari  analisa didapatlah  debit  air  dan  efisiensi turbin  di setiap waktu operasi berubah-ubah , debit air dan efisiensi turbin di waktu beban puncak yaitu 27 m 3 /s dan 86,1807 % dan di waktu beban normal yaitu 28 m3/s dan 86,1834 %. (Veronika Siregar, 2018). Melihat perbandingan dengan referensi yang ada, maka volume air yang tersedia menjadi parameter yang sangat penting untuk daya yang dihasilkan pada turbin air. Indikator utamanya adalah curah hujan yang sangat berpengaruh dalam meningkatkan daya yang dihasilkan, dimana air adalah sebagai sumber energi potensial, yang akan dikonversikan menjadi energi listrik. Perbedaan daya yang dihasilkan data aktual dan data teoritis, dimana data teoritis lebih besar dibandingkan dengan data  aktual, disebabkan oleh beberapa faktor adanya rugi-rugi pada saat aliran air memasuki terowongan dan juga pipa pesat, dimana aliran air akan
0 1 2 3 4 5 6 7 8 06 April 2021 (4,23 m3/s) 07 April 2021 (5,12 m3/s) 08 April 2021 (4,55 m3/s) 09 April 2021 (5,12 m3/s) 13 April 2021 (4,17 m3/s) 14 April 2021 (3,78 m3/s) 15 April 2021 (3,85 m3/s) Daya Aktual (MW) Daya Teoritis (MW) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 06 April 2021 (4,16 m3/s) 07 April 2021 (5,12 m3/s) 08 April 2021 (4,47 m3/s) 09 April 2021 (4,20 m3/s) 13 April 2021 (4,40 m3/s) 14 April 2021 (4,48 m3/s) 15 April 2021 (5,12 m3/s)
Daya Aktual (MW) Daya Teoritis (MW)
berkurang kecepatannya. Kondisi pipa pesat mengalami sedikit keboran pada sambungannya. Dan terkikisnya runner dipengaruhi faktor usia pemakaian.

## 4. KESIMPULAN
Energi yang dihasilkan PLTA tergantung dari jumlah air yang tersedia, jadi tergantung pada jumlah curah hujan dan  kemampuan kolam penampungan sewaktu musim hujan. Apabila jumlah curah hujan cukup besar ada kemungkinan kolam penampungan tidak dapat menampung  air  yang  masuk sehingga terjadi  pelimpasan  (pembuangan)  air.  Sebaliknya  jika  curah  hujan  rendah  maka  periode  dimana PLTA tidak dapat menghasilkan daya yang maksimal karena kekurangan pasokan air. Perbedaan data daya secara aktual dengan data daya secara teoritis, dipengaruhi oleh beberapa faktor misal adanya rugi-rugi pada saat aliran air memasuki terowongan dan juga pipa pesat, dimana  aliran  air  akan  berkurang  kecepatannya.  Kondisi  pipa  pesat  mengalami  sedikit  keboran  pada  sambungannya.  Dan  terkikisnya runner dipengaruhi faktor usia pakainya.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis mengucapkan rasa syukur karena berkat dan rahmat yang maha kuasa penulis dapat menyelesaikan artikel ini, serta terima kasih yang  sedalamnya  karena  dukungan  finansial  yang  diberikan  oleh  Direktorat  Akademik  Pendidikan  Tinggi  Vokasi  Direktorat  Jenderal Penididikan  Vokasi  Kementerian  Pendidikan,  Kebudayaan,  Riset,  dan  Teknologi  melalui  Pusat  Penelitian  Pengabdian  Masyarakat, Politeknik Negeri Medan.

## DAFTAR PUSTAKA
Asrori & Yudiyanto, E. (2016). Perencanaan turbin air pembangkit listrik tenaga mini hidro (studi kasus proyek pltm buleleng 2 × 600 kW, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang.
Bawono, A., & Zulhodayat, D. (2016). Perancangan turbin francis pembangkit listrik tenaga mikrohidro (PLTMH) Studi Kasus Di Sungai Suku Bajo, Desa Lamanabi, Kecamatan Tanjung Bunga, Kabupaten Flores Timur, NTT. Insititut Teknologi Surabaya.
Basori, Setyadi W., & Ferdiana R., (2016). Analisis unjuk kerja turbin air pada pusat listrik tenaga air (PLTA) dengan kapasitas 70 mW,
JKEM: Jurnal Konversi Energi dan Manukfaktur Universitas Nasional Jakarta 3 , 131-134.
Fadli ,K. (2013). Perencanaan Turbin Air. Medan.
Hidayat,W., (2019). Prinsip Kerja dan Komponen – Komponen Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA). Bandung. INA Rxiv Papers.
Irvan Kurniady, I., Amirsyam, & Amrinsyah, (2019). Kapasitas Aliran Terhadap Daya Turbin. Journal of Electrical and System Control Engineering 2 , 98-115.
Marsudi, D. (2016). Pembangkitan Energi Listrik, Jakarta. Erlangga.
Patty, O.F. (2018) Tenaga Air, Erlangga, Jakarta.
PT Energy Sakti Sentosa. (2015). Dokumen PLTA Pakkat, Pakkat.
Sutarno.(2013). Sumber Daya Energi. Yogyakarta. Graha Ilmu.