9sistem penjanaan elektrik
TRANSCRIPT
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
1/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/1
Objektif am : Mempelajari dan memahami sumber tenaga untuk penjanaan
elektrik dan sistem loji elektrik hidro.
Objektif khusus : Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat :-
Menyenaraikan sumber tenaga elektrik seperti minyak, arang batu, diesel,gas dan nuklear.
Menyatakan kelebihan dan kekurangan sumber tenaga elektrik seperti
minyak, arang batu, diesel, gas dan nuklear dari segi harga dan keboleh
sediaan bahan api, kesesuaian lokasi, penyejukan dan pencemaranterhadap alam sekitar.
Menerangkan prinsip umum penjanaan hidroelektrik.
Menerangkan secara ringkas bentuk asas dan rajah skematik bagiempangan, empisair, tiub alir bebas, rumah kuasa dan alur limpah bagi
setesen hidroelektrik.
Melukis garis lengkuk permintaan bagi penggunaan beban dalam masa
24 jam.
GENERATION
OBJEKTIF
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
2/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/2
9.0 Sistem Penjanaan Kuasa Elektrik
Punca tenaga merupakan kunci utama kepada kemajuan industri di seluruh dunia
sekarang ini. Untuk memperolehi punca tenaga yang baru, serta menyediakan tenaga yang
mencukupi di masa depan dan untuk menghasilkan tenaga dari satu bentuk yang lain adalah
merupakan satu cabaran kepada dunia sekarang. Cabaran yang akan mengubah corakinfrastruktur masyarakat menuju kepada kehidupan yang lebih selesa dan bahagia. Oleh
yang demikian pengetahuan terhadap pembinaan penjanaan elektrik amatlah diperlukan
bagi menghadapi era teknologi ketika ini dan dimasa akan datang.
Kuasa elektrik boleh diperolehi dengan berbagai-bagai tenaga mekanikal, diantaranya dengan membakar minyak, arang batu atau gas asli selain itu juga kejatuhan airdan reaksi nuklear boleh di gunakan untuk mendapatkan tenaga elektrik. kebanyakan
kuasa elektrik di negara kita (Malaysia Barat ) dihasilkan oleh loji-loji kuasa yang
menggunakan tenaga air dan membakar minyak atau gas. Penjana elektrik di loji-loji kuasa
ini digerakkan oleh tarbin wap atau tarbin gas atau tarbin hidro untuk loji hidroelektrik.Selain dari kaedah-kaedah yang telah disebutkan di atas digunakan sebagai kaedah
penjanaan kuasa elektrik. Terdapat juga sumber-sumber tenaga elektrik lain yang telah
diamalkan pada masa kini termasuklah sel-sel suria, sistem geothermal, sistem kuasaombak, sistem kuasa angin, sistem magnetohidro dinamik (MHD), sistem nuklear fisyen
dan sel-sel bahan api.
9.1 Jenis-Jenis Stesen Penjanaan
Terdapat berbagai jenis stesen penjanaan yang biasa digunakan untuk
mendapatkan sumber tenaga elektrik. Stesen ini dijeniskan mengikut cara atau kaedahmenggerakkan janakuasa, di antaranya;
a. Stesen jana kuasa haba menggunakan arang batu, minyak dan gas,
b. Stesen jana kuasa dieselc. Stesen kuasa tarbin gas
d. Stesen kuasa haba menggunakan tenaga nuklear
e. Stesen kuasa hidro
a). Stesen Janakuasa Arang Batu
Stesen jana kuasa haba yang menggunakan arang batu atau minyak, secara
amnya ia beroperasi dengan menggunakan bahan api yang dibakar untuk
menghasilkan haba. Haba yang terhasil akan digunakan untuk memanaskan air dalam
dandang,
SISTEM PENJANAAN KUASA ELEKTRIK
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
3/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/3
pemanasan ini akan menyebabkan air akan bertukar kepada wap basah. Wap yang
terhasil ini akan dipanaskan semula supaya ia mempunyi tekanan tinggi sebelum
disalurkan ke dalam tarbin.
Wap yang disalurkan ini akan menggerakkan bilah tarbin pada kelajuan
tertentu. Aci tarbin yang disambung terus kepada penjana elektrik akan memberikantenaga mekanikal yang bersesuaian untuk memutarkan penjana. Akhirnya putaran
penjana ini akan menghasilkan tenaga elektrik yang dikehendaki. Wap bersuhu rendah
yang keluar dari tarbin akan menjadi air setelah melalui proses pemeluwapan dandihantar kedandang untuk mengulangi proses pemanasan semula. Prosese secara am
bagi sistem penjana ini dapat dilihat merujuk pada rajah 9.1.
b). Stesen Jana kuasa Diesel
Secara amnya stesen janakuasa diesel beroperasi dengan menggunakan
bahan api seperti minyak diesel. Minyak diesel digunakan untuk menghidupkan enjin
yang disambungkan terus kepada jana kuasa melalui aci. Oleh itu dalam stesen janakuasa diesel ia tidak munggunakan wap untuk memusingkan tarbin bagi
menggerakkan penjana,
Bahan api
arang batu /minyak
PenjanaA.U
Tenaga elektrik
di keluarkan
Rajah 9.1 Loji jana kuasa arang batu
Dandang
wap (stim)
Tarbinwap
(stim)
Wap
bertekanan
tinggi
Air
Bahan api
minyak dieselPenajan
A.U / A.T
Tenaga elektrik
di keluarkan
Rajah 9.2 Stesen jana kuasa diesel
Eejin
diesel
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
4/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/4
sebaliknya ia hanya menggunakan enjin yang disambung terus kepada penjana melalui
aci. Apabila enjin diesel dihidupkan ia akan memberikan tenaga mekanikal kepada
penjana. Pusingan penjana seterusnya akan menjanakan tenaga elektrik. Di negara kitastesen jenis ini kerap digunakan bagi kawasankawasan yang kecil. Proses
penghasilan tenaga elektrik oleh stesen jana kuasa diesel secara amnya dapat dilihat
pada rajah 9.2
c). Stesen Jana kuasa Tarbin Gas
Stesen jana kuasa tarbin gas merupakan salah satu stesen jana kuasa yang
boleh berkendali pada masa yang singkat berbanding stesen jana kuasa yang lain.
Secara amnya stesen jana kuasa ini beroperasi dengan memampatkan udara diruangpemampatan dan seterusnya udara tersebut disalurkan ke kebuk pembakaran. Dalam
kebuk pembakaran udara dan bahan api (minyak) akan dibakar pada suhu 1600 C
sehingga menghasilkan gas. Gas bertekanan tinggi ini akan disejukkan semula pada
suhu selamat iaitu 800 C sebelum di salurkan ke tarbin gas untuk memusingkanbilah tarbin. Hasil daripada pusingan ini akan memberikan tenaga mekanikal kepada
penjana dan seterusnya menjanakan tenaga elektrik. Manakala gas yang bertekanan
rendah dari pada tarbin akan dilepaskan ke uadara melalui ekzos. Proses secara amstesen ini boleh dilihat pada rajah 9.3.
d). Stesen Jana kuasa Nuklear
Penggunaan tenaga nuklear merupakan satu cara yang terbaru bagimemperolehi tenaga elektrik. Walaubagaimanapun buat masa kini negara kita belum
lagi mengapplikasikan loji ini sebagai salah satu sumber bekalan tenaga elektrik.
Sebenarnya Loji jana kuasa nuklear merupakan salah satu stesen jana kuasa yangsangat kompleks dalam pengoperasiannya. Walaubagaimanapun secara amnya
penjanaan tenaga elektrik berlaku apabila bahan radio aktif seperti radium atau
uranium bertindak balas dalam reaktor nuklear di mana melibatkan perlanggaran
Rajah 9.3 Stesen jana kuasa tarbin gas
kuasa tarbin gas
PenjanaA.U / A.T
Tenaga elektrik
di keluarkan
Gebuk
pembakaran
Pemampatudara Tarbingas
EkzosPengambilan udara
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
5/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/5
neteron dan nuklias yang berulang-ulang. Tindakbalas yang berlaku dalan reaktor
nuklear ini akan menghasilkan haba yang bersuhu tinggi.
Seterusnya haba tersebut akan memanaskan air dalam dandang wap. Wap bertekanantinggi akan di salurkan ke tarbin untuk memusingkan bilah tarbin. Pusingan ini akan
membekalkan tenaga mekanikal untuk memusingkan penjana. Pergerakkan penjana
seterusnya akan menghasilkan tenaga elektrik, proses ini dapat dilihat pada rajah 9.4.
9.2 Kelebihan dan Kekurangan bagi Beberapa Sistem Janaelektrik.
Pelbagai stesen janaelektrik telah dibina hingga hari ini walaubagaiamana setiap
stesen ini mempunyai kelebihan dan kekurangan masing-masing. Kekurangan dankelebihan ini perlu diambil kira bagi membangunkan jenis stesen mana yang sesuai
disesuatu kawasan. Di samping dapat memenuhi permintaan pengguna, kos pembinaanperlu diambil kira. Beberapa faktor boleh dikenalpasti bagi mengetahui kelebihan dankebaikan sistem janaelektrik, di antarnya;
(a). Harga dan kebolehsediaan bahan api
(b). Kesesuaian lokasi(c). Penyejukan
(d). Pencemaran terhadap alam sekitar
Perbincangan bagi faktor-faktor ini dapat dilihat dengan merujuk kepada jadual 9.1 hingga
jadual 9.4
Dandang
wap
Bahan api
uranium/
radium
PenjanaA.U/A.T
Tenaga elektrik
di keluarkan
Tarbin
Rajah 9.4 Stesen jana kuasa nuklear
Haba bertekanan
rendah
Wap bertekanan
tinggi
Tarbin
Reaktor nuklear
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
6/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/6
9.2.1 Harga dan Kebolehsediaan Bahan Api
Jana kuasa Kebaikan Keburukan
Arang batu danminyak
i. Kos pembinaan murahberbanding hidroelektrik.
ii. Bahan bakar mudah didapati
dan murah.
i. Kos penyelenggaraan sentiasaMeningkat (tinggi).
Diesel i. Rekabentuk dan pemasang
yang mudah dan murah.
ii. Kawasan penyimpanan
minyak yang kecil.
i. Bahan bakar yang mahal.
ii. Keupayaan yang terhad.
iii. Kos penyelenggaraan yang
tinggi.
Gas i. Kos pembinaan murah.
ii. Penyelenggaraan yangrendah.
iii. Bahan bakar mudahdiperolehi.
i. Memerlukan tempat
penyimpanan bahan api yangbesar.
ii. Penggunaan bahan bakarsangat tinggi.
Nuklear i. Bahan api yang diperlukan
adalah sedikit.
ii. Kos bahan api rendahii. Kos penyelenggaraan yang
rendah.
i. Harga pembinaan terlalu
mahal dan kompleks
berbanding loji jana kuasa gas.
9.2.2 Kesesuaian Lokasi
Jana kuasa Kebaikan Keburukan
Arang batu dan
minyak
i. Boleh dibina dikawasan
tumpuan beban tinggi.
i. Memerlukan lokasi
pembinaan yang luasberbanding loji gas.
Diesel i. Boleh dibina dimana-manatempat yang diperlukan.
ii. Sesuai berhampiran kawasan
tumpuan beban.
i. Hanaya sesuai dikawasan yamempunyai permintaan beban
yang rendah.
ii. Perlu dibina dikawasan yangtahan gegaran.
Gas i. Memerlukan ruangan
bangunan yang kecil.ii. Boleh dikawal dengan
menggunakan kawalan jauh.
iii. Sesuai ditempatkan dikawasan tumpuan beban.
i. Tidak sesuai dikawasan
kapasiti permintaan bebanyang tinggi.
Nuklear i. Sesuai dibina di kawasantumpuan beban.
ii. Sesuai dibina dikawasan
keperluan beban yang tinggi.
i. Memerlukan tapak pembinaanyang selamat dan kukuh.
Jadual 9.1
Jadual 9.2
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
7/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/7
9.2.3 Penyejukan
Jana kuasa Kebaikan Keburukan
Arang batu danminyak
i. Memerlukan jumlah air yangbanyak dan mencukupi bagiproses penyejukan wap.
ii. Memerlukan sistem
penyejukanyang besar.
Diesel i. Jumlah penggunaan air untuk
penyejukan adalah sedikit
berbanding loji arang batu.ii. Penyejukan dilakukan hanya
pada minyak sahaja.
Gas i. Memerlukan sedikit air
untuk penyejukan.
i. Musim panas memerlukan
sistem penyejukan tambahan(negara sejuk).
Nuklear i. Menggunakan sistem
penyejukan reaktor gas.
ii. Sistem penyejukan kurangmenimbulkan masalah
kekaratan.
i. Pembinaan sistem penyejukan
yang kompleks.
9.2.4 Pencemaran Terhadap Alam Sekitar
Jana kuasa Kebaikan Keburukan
Arang batu dan
minyak
i. Pelupusan sisa bahan bakar
dan habuk adalah sukar.ii. Pencemaran udara akibat
asap yang dilepaskan
(sulfur oksida).
Diesel i. Kurang terdedah terhadap
bahaya kebakaranii. Pembinaan kurang
merosakan alam sekitar.
iii. Bebas daripada masalahhabuk
i. Pencemaran bunyi daripada
Ekzos.ii. Pelupusan sisa minyak
D pada injin diesel.
Gas i. Pembinaan tidak merosakan
alam sekitar.ii. Kurang mencemarkan udara.
i. Kesan bunyi daripada Enjin.
Nuklear i. Bahaya kesan kebocoranradio aktif (radiasi).
ii. Pelupusan bahan sisa radio
aktif adalah sukar.
Jadual 9.3
Jadual 9.4
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
8/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/8
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUTSELANJUTNYA! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA
MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
9.1 Berdasarkan penyataan yang di berikan di bawah tandakan jawapan pilihan anda dipetak
yang disediakan samada BETUL [B] atau SALAH [S].
a. Loji jana kuasa arang batu menggunakan tarbin wap bagi [ B ] [ S ]
menggerakkan penjana untuk mengghasilkan tenaga elektrik.
b. Tarbin gas biasanya digunakan dalam loji jana kuasa diesel. [ B ] [ S ]
c. Loji-loji seperti loji janakuasa minyak, loji jana kuasa diesel [ B ] [ S ]dan loji jana kuasa gas tarbin adalah loji janakuasa yang
terdapat di Malaysia.
d. Bahan api loji jana kuasa diesel adalah lebih murah berbanding [ B ] [ S ]
loji jana kuasa arang batu.
e. Bahan api loji jana kuasa nuklear adalah lebih mahal berbanding [ B ] [ S ]loji jana kuasa tarbin gas.
f. Benarkah loji jana kuasa arang batu memerlukan kos [ B ] [ S ]pembinaan yang murah berbanding loji jana kuasa gas tarbin
pada kapasiti MW yang kecil.
g. Kos pembinaan loji jana kuasa nuklear adalah lebih mahal [ B ] [ S ]
berbanding loji jana kuasa gas tarbin dan jana kuasa diesel.
h. Loji janakuasa tarbin gas adalah sesuai didirikan dikawasan [ B ] [ S ]tumpuan beban.
i. Loji jana kuasa arang batu biasanya memerlukan lokasi [ B ] [ S ]
pembinaan yang berhampiran dengan sumber air.
j. Loji jana kuasa nuklear biasanya memerlukan lokasi yang [ B ] [ S ]bersaiz kecil bagi tujuan pembinaan berbanding loji
jana kuasa tarbin gas.
9.2 Isi ruangan kosong yang diberikan bagi loji-loji berikut;
a. Loji jana kuasa arang batu [ ]
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
9/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/9
b. Loji jana kuasa diesel [ ]
c. Loji jana kusa gas tarbin [ ]
d. Loji jana kusa nuklear [ ]berdasarkan kepada pernyataan yang tepat berhubung dengan penyejukan loji
seperti yang disenaraikan di bawah.
i. Proses penyejukan menggunakan jumlah air yang sedikit.
ii. Sistem penyujukan kurang menimbulkan kekaratan
iii. Penyejukan dilakukan hanya pada minyak sahajaiv. Penyejukan memerlukan jumlah air yang banyak.
9.3 Isi ruangan kosong yang diberikan bagi loji-loji berikut;
a. Loji jana kuasa arang batu [ ] dan [ ]
b. Loji jana kuasa diesel [ ] dan [ ]
c. Loji jana kusa gas tarbin [ ] dan [ ]d. Loji jana kusa nuklear [ ] dan [ ]
berdasarkan kepada pernyataan yang tepat berhubung dengan pencemaran terhadap alam
sekitar seperti disenaraikan di bawah.
i. Bahaya kebocoran radio aktif (radiasi)
ii. Kurang menyumbangkan pencemaran udara akibat pembebasan asap
iii. Membebaskan sulfur oksida
iv. Pencemaran bunyi akibat ekzosv. Pembesan asap akibat pembakaran minyak
vi. Pelupusan sisa bahan radio aktif
vii. Menghasilkan habuk dalam proses penjanaan.viii. Pembinaan kurang merosak kawasan persekitaran.
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
10/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/10
SYABAS!!!
KERANA ANDA TELAH MENCUBA
9.1
(a). B, (b). S, (c). B, (d). S, (e). S, (f). S, (g). B, (h). B, (i). S, (j). B, (k). B, (l). B
9.2
(a). iv
(b). iii
(c). ii(d). i
9.3(a). iii dan vii
(b). iv dan v
(c). ii dan viii(d). I dan vi
PENJANAANPENJANAANE2001 / UNIT 2/1
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
11/32
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
12/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/12
Stesen penjana hidroelektrik yang berada dikawsan pergunungan bergantung
kepada hujan untuk mendapat bekalan airnya. Jika tidak ada hujan turun atau jumlah hujan
turun berkurangan ini mengakibatkan takungan air juga turut berkurangan,akibatnya stesen penjana ini tidak dapat beroperasi. Bagi mengatasi masalah ini, stesen
pam simpanan akan dipasang di hilir bagi mengepan semula air yang telah digunakan ke
takungan air (kolamiar).9.4 Bahagian-Bahagian Utama Loji Elektrik Hidro
Rajah 9.6 menunjukkan rajah skimatik bagi sebuah penjana hidroelektrikyang terdiri dari beberapa bahagian utama. Bahagian tersebut ialah empangan,
empisair, rumah kuasa, tiub alir limpah dan alur bebas.
9.4.1 Empangan
Empangan dalam sebuah loji elektrik hidro terletak pada bahagianhadapan dan ada kalanya empangan tambahan dibina pada bahagian laluanekor. Pembinaan empangan pada bahagian laluan ekor bertujuan menyimpan
air bagi keperluan penambahan kepada empangan utama sekiranya paras air di
empangan ini semangkin berkurangan hampir keparas minima (berlakusekiranya jumlah hujan turun berkurangan atau musim kemarau). Fungsi
empangan dalam sebuah stesen janakuasa hidroelektrik bukan sahaja untuk
meningkatkan kadar takungan air bagi membina turus tiruan tetapi ia juga
menyediakan takungan dan penyimpanan.
3
1
10
2
9
4
6
7
8
5
Petunjuk :
1. Kolamair
2. Alur limpah3. Empangan
4. Empisair
5. Turbin
6. Tiub alir bebas7. Rumah kuasa
8. Pengubah
9. Lapangan suis
10. Laluan ekor
Rajah 9.6 Stesen janakuasa elektrik hidro
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
13/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/13
Empangan merupakan bahagian yang sangat penting dalam
pembinaan sebuah hidroelektrik. Empangan biasanya di bina denganmenggunakan konkrit atau batu-batu blok, tanah dan timbunan batu.
Bentuk dan penyusunannya giologibergantung kepada keadaan di
tapak pembinaan. Pemilihan
empangan juga bergantung kepadakeadaan asas, bahan tempatan dan
pengangkutan yang sediada juga
kejadian gempa bumi dan bencana
alam. Di antara empangan yangbiasa digunakan dalan sebuah loji
hidroelektrik ialah empangan batu
blok dan empangan tanah
(earth dam). Ketinggian sesebuahempangan bergantung kepada
ketinggian turus loji yangdiperlukan. rajah 9.6 dan rajah 9.7
menunjukkan bentuk bagi sesebuah
empangan loji hidroelektrik.
9.4.2 Empisair
Empisair menghubungkan
empangan dan rumah kuasa selepas tangki
pusuan ia dapat dilihat pada rajah 9.8.Empisair berfungsi membawa air daripada
sistem simpanan air (empangan) kepadatarbin. Empisair yang digunakan boleh
jadi daripada jenis bertekanan rendah atau
jenis bertekanan tinggi, ini bergantungkepada keperluan bagi memusingkan
tarbin. Empisair yang bertekanan rendah
dibina dengan menggunakan terusan atau
paip keluli nipis, biasanya bagi lojijanakuasa hidroelektrik ang kecil.
Empisair bertekanan tinggi pula di perbuatdaripada paip keluli tebal dan mempunyaiukuran garis puasat yang menjangkau
hingga beberapa meter. Ia biasa digunakan pada stesen janakuasa hidroelektrik yang
besar. Panjang empisair ini pula bergantung kepada ketinggian kepala loji dan jarakempangan daripada rumah kuasa. Biasanya empisair dibina pada permukaan bumi,
lihat rajah 9.8 dan adakalanya dibina di dalam tanah, lihat rajah 9.6. Sambungan
empisair yang panjang (diperbuat dari keluli) hendaklah dikimpal dan ia hendaklah
Rajah 9.8 Empisair keluli
Rajah 9.7 Empangan Konkrit
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
14/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/14
mampuh daripada hentaman kelajuan air yang mengalir. Empisair akan disediakan
bergantung kepada bilangan tarbin yang digunakan dalam sesebuah hidroelektrik.
9.4.3 Tiub Alir Bebas
Tiub alir bebas terletak padabahagian bawah rumah kuasa yang
menghubungkan tarbin dengan laluan
ekor. Ia dibina daripada paip keluli
yang bergaris pusat tertentu dandipasang bersama laluan alur keluar
bagi mengawal air yang jatuh daripada
roda tarbin dan mengalirkannya
kepermukaan air melalui laluan ekor.Tiup alir bebas disediakan untuk
meningkatkan tindakan turus terhadappusingan air pada tarbin. Keadan ini
dapat diperhatikan pada rajah 9.6 dan
rajah 9.9.
9.4.4 Rumah Kuasa
Rumah kuasa merupakahkan
bahagian utama dalam pembinaan sebuah
stesen hidroelektrik. Ia berfungsi untukmenempatkan dan melindungi beberapa
bahagian utama seperti tarbin, penjana,
pengulang-alik, bilik kawalan danperalatan- peralatan lain. Ia menghubung-
kan empisair yang membawa air ke tiub
alir bebas setelah melalui tarbin. Rumah
kuasa terletak menjangkau beberapameter daripada empangan. Jarak ini
bergantung kepada lokasi pembinaan dan
jenis jenis tarbin yang digunakan . Rumahkuasa dibina dengan menggunakan
konkrit yang kukuh dan tahan gegaran.
Bentuk sebuah rumah kuasa dapat dilihat merujuk kepada rajah 9.6 dan rajah 9.10.
Rajah 9.9 Tiub alir bebas
Rajah 9.10 Rumah kuasa
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
15/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/15
9.4.5 Alur Limpah
Setiap empangan yang di bina mempunyai bahagian penyelenggaraan airyang dikenali sebagai alur limpah, bertujuan bagi membuang atau mengalirkan
lebihan air apabila takungan kolamair telah penuh atau sampai keparas maksima.
Keadaan ini berlaku ketika hujan lebat pada bahagian hulu yang mengakibatkan
banjir dan air memenuhi kolamair.
Alur limpah terletak pada bahagian empangan atau sisi empangan, ia
diperbuat daripada konkrit dan adakalanya konduit (bagi stesen janakuasa yang
kecil) . Ia mempunyai pintu kawalan diperbuat daripada logam yang tebal dandibuka apabila diperlukan untuk membuang lebihan air bagi mengawal paras air
dalam kolamair. Alur limpah bukan saja dibina bagi membuang lebihan air tapipada masa yang sama ia juga memastikan empangan tidak rosak ketika proses
pembunagan air berlaku. Alur limpah boleh dikelaskan kepada saluran sisi,
buangan sisi dan juga alur limpah pelonsor. Rajah 9.6, rajah 9.11(a) Rajah 17.11(b)menunjukkan bentuk sebenar alur limpah.
Gambarajah 9.11(b) Alur limpah sisiRajah 9.11(a) Alur limpah pelonsor
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
16/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/16
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUTSELANJUTNYA! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA
MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
9.4 Rajah 1 menunjukkan rajah skimatik bagi sebuah stesen janakuasa hidroelektrik, kenalpastidan seterusnya berikan nama yang sesuai pada ruangan yang disediakan.
9.5 Isikan tempat kosong yang disediakan dengan jawapan yang sesuai berhubungkaitdengan penyataan-penyataan yang diberikan.
a. _________________ menghubungankan empangan dengan tarbin dan ia berfungsi
untuk menyalurkan air pada kelajuan tertentu bagi menggerakkan bilah tarbin.
b. Bahagian ini akan mengawal air yang jatuh dari pada pusingan bilah tarbinkemudian
mengalirkannya kepada bahagian laluan ekor, bahagian ini di kenali sebagai
__________________.
c. Air biasanya dikumpulkan pada _________________ sehingga mencapai ke aras tertentu
sebelum ianya di salurkan kebahagian tarbin melalui empisair.
Rajah 1
[ a ][ b ]
[ c ]
[ d ]
[ e ]
[ f ]
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
17/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/17
d. ___________________ berfungsi untuk mengalirkan lebihan air ketika berlaku banjir
dan dalam masa yang sama ia tidak merosakan empangan.
e. Tarbin dan penjana biasanya terletak pada bahagian ini di samping bilik kawalan. Ia
terletak jauh daripada empangan dan hanya dihubungkan dengan empisair. Bahagian inidi kenali sebagai____________________.
SYABAS!!!
KERANA ANDA TELAH MENCUBA
9.4
(a). Empangan
(b). Tangki Pusuan(c). Empisair
(d). Rumah Kuasa
(e). Tiub Alir Bebas(f). Laluan Ekor
9.5(a). Empisiar(b). Tiub Alir Bebas
(c). Empangan
(d). Alur limpah(e). Rumah kuasa.
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
18/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/18
9.5 Lengkung Permintaan Beban
Stesen kuasa membekalkan tenaga elektrik kepada pengguna yang berbeza-beza
bergantung kepada aktiviti-aktivi yang dilakukan. Biasanya tenaga elektrik dibekalkankepada pengguna domestik, industri, perdagangan, pertanian dan penggunaan elektrik yang
lain. Oleh kerana permintaan beban yang berbeza terutama di kawasan-kawasan tumpuan
beban maka permintaan beban juga berubah-ubah disepanjang hari. Oeh yang demikian
untuk membina sesebuah stesen jana kuasa hendaklah mengambil kira pertambahan bebandi masa akan datang.
Merujuk kepada rajah 9.12(a) merupakan lengkung beban permintaan penggunadomestik atau penempatan. Beban pengguna domestik terdiri daripada lampu, kipas, alat-
alat seperti radio, pemanas air, sterika, peti sejuk, mesin basuh dan sebagainya. Bagi
penggunaan tenaga elektrik yang kecil seperti lampu biasanya memberikan faktorkeperluan uniti. Merujuk kepada lengkung beban ini waktu malam merupakan permintaan
beban adalah tinggi ini kerana penggunaan alat elektrik yang tinggi dan ketika ini orang
ramai telah berada dirumah kediaman masing-masing.
Pengguna industri boleh dibahagikan kepada industri kecil, industri sederhana
dan industri berat. Permintaan beban di industri adalah bergantung kepada perubahan kerja
disepanjang hari. Merujuk kepada rajah 9.12(b) didapati permintaan beban puncak berlakudi antara jam 6 AM hingga jam 12 tengahri sebelum waktu rehat. Ketika rehat permintaan
beban menyusut ini kerana aktivi-aktivi penggunaan mesin berkurang. Pada jam 1 PM
hingga jam 5 PM permintaan beban juga tinggi sebelum menyusut apabila benayak industritelah menghentikan operasinya pada waktu petang. Keadaan lengkung beban ini adalah
berbeza mengikut jenis industri yang beroperasi dan bergantung kepada penggunaan
peralatan elektrik terpasang.
Beban bagi pengguna perdagangan biasanya terdiri daripada lampu, kipas, pendingin
udara dan beberapa peralatan elektrik yang bersaiz kecil. Permintaan puncak bagi pengguna
SISTEM PENJANAAN KUASA ELEKTRIK
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
19/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/19
perdangan berlaku pada jam 9 AM dan juga jam 8 PM. Ketika ini penggunaan peralatan
elektrik adalah terlalu banyak dan ini meningkatkan permintaan tenaga elektrik keadaan ini
dapat dilihat pada rajah 9.12(c). Bagi beban puncak lampu jalan bisanya berlaku dari jam6 PM hinggalah jam 6 AM lihat rajah 9.12.(d).
Merujuk kepada rajah 9.13, merupakan graf lengkung permintaan beban selama
24 jam. Graf lengkung permintaan beban ini adalah gabungan pengguna domestik,
perindustrian, perdagangan, pertanian dan penggunaan elektrik yang lain. Graf lengkukbeban ini menunjukkan permintaan beban minima berlaku diantara jam 2.00 pagi hingga
jam 5.00 pagi. Pada ketika ini secara kebiasaanya aktiviti-aktiviti kerja yang melibatkan
0 4 8 12 16 20 24
Pengguna Domestik
Beban
MW
Masa
0 4 8 12 16 20 24
Pengguna Industri
Beban
MW
Masa
0 4 8 12 16 20 24
Pengguna Perdagangan
Beban
MW
Masa
0 4 8 12 16 20 24
Penggunaan Lampu Jalan
Beban
MW
Masa
Rajah 9.12(a) Rajah 9.12(b)
Rajah 9.12(c) Rajah 9.12(d)
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
20/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/20
sumber tenaga elektrik adalah berkurang. Manakala permintaan beban maksimum berlaku di
antara jam 9.00 hingga jam 12. 00 tengahari begitu juga pada jam 6.00 hingga jam 10.00
malam keadaan ini berlaku kerana ketika ini aktiviti-aktiviti kerja yang melibatkanpenggunaan tenaga elektrik melibatkan keseluruhan pengguna dari pelbagai sektor.
Pada waktu malam pula lebih melibatkan penggunaan domestik, perumahan,peniagaan dan lampu-lampu jalan. Sebenarnya lengkung permintaan beban penggunaan
tenaga elektrik adalah berbeza-beza di setiap kawasan bergantung kepada aktiviti-aktivi
yang melibatkan penggunaan tenaga elektrik dikawasan tersebut.
Lengkung permintaan beban ialah rekod grafik untuk menunjukkan permintaan
kuasa pada setiap kali pada satu waktu tempoh. Ia menunjukkan pandangan seimbas padabeban yang dibekalkan pada waktu itu kepada pengguna. Lengkung tempoh beban boleh
diplot bergantung kepada masa yang diperlukan seperti seminggu, sebulan atau setahun.
Daripada lengkung beban yang diplotkan itu dapat memberikan beberapa maklumat seperti
berikut:
1). Luas di bawah lengkuk memberikan jumlah tenaga yang dihasilkan dalam tempoh itu.
2). Nisbah bagi luas di bawah lengkuk dan jumlah luas segi-empat yang mengandungilengkuk (merujuk kepada beban maksima) memberikan factor beban untuk tempoh itu.
100
0 4 8 12 16 20 24
Beban
MW
Masa
Jam
Rajah 9.13 Permintaan Beban Selama 24 Jam
80
60
40
20
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
21/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/21
3). Puncak Lengkuk memberikan permintaan maksima serentak stesen pada tempoh itu.
4). Luas dibawah lengkuk/tempoh dalam jam = permintaan pada tempoh itu.
Faktor beban bagi satu sistem penjanaan adalah nisbah bagi beban purata kepada beban
puncak bagi satu tempoh masa.
Faktor beban =
atau boleh ditulis sebagai;
Faktor beban =
Faktor beban memberi kesan kepada pembinaan loji kuasa, operasi dan kos
penjanaan bagi sesebuah stesen. Berdasarkan lengkung beban faktor keupayaan lojijuga dapat diperolehi.
Faktor keupayaan loji = x Faktor beban
Permintaan beban maksima ialah beban maksima dalam unit kilowatt atau KVA yangdikenakan di atas sesuatu stesen kuasa elektrik dalam satu tempoh. Tempoh ini boleh
jadi sehari, seminggu, sebulan atau setahun.
Sebuah stesen janakuasa elektrik mempunyai keupayaan terpasang 10 000 MW dan
mempunyai taburan permintaan beban selam 24 jam seperti berikut;
Masa (Jam) Permintaan Beban (MW)
0 6 4500
6 8 3500
8 12 7500
12 14 2000
14 18 8000
18 20 2500
20 24 5000
Beban purata
Beban puncak
Tenaga yang dihasilkan dalam satu tempoh
Permintaan maksima x Masa tempoh yang sama
Beban maksima
Keupayaan loji
Contoh 9.1:Contoh 9.1:
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
22/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/22
Lukiskan graf lengkung tempoh beban dan dapatkan:
i). Permintaan beban maksima.
ii). Permintaan beban minima.iii). Faktor beban dan
iv). Faktor keupayaan loji.
i). Daripada graf di dapati permintahan beban maksima pengguna ialah 8000 MWdi antara 2.00 petang hingga 6.0 petang.
ii). Daripada graf di dapati permintahan beban minima pengguna ialah 2000 MWdi antara 12.00 tengahari hingga 2.00 petang.
iii). Faktor beban
Faktor beban =
Tenaga yang dihasilkan dalam satu tempoh (Tenaga yang dihasilkan oleh stesen ini
0 6 8 12 14 18 20 24
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
MW
Jam
Masa
Beban
Tenaga yang dihasilkan dalam satu tempoh
Permintaan maksimum x Masa tempoh yang sama
Penyelesaian :
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
23/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/23
dalam masa 24 jam) adalah;
6 x 4500 MW = 27000 MW
2 x 3500 MW = 7000 MW
4 x 7500 MW = 30000 MW
4 x 2000 MW = 8000 MW2 x 2500 MW = 5000 MW
4 x 5000 MW = 20000 MW 97000 MW
Oleh itu,
Faktor beban =
= 0.505 atau 505%
iv). Faktor keupayaan loji.
Faktor keupayaan loji = x Faktor beban
Faktor keupayaan loji = x 0.505
= 0.404 atau 40.4%
Sebuah stesen janakuasa kecil mencatatkan taburan permintaan beban sepanjang hariseperti jadual 9.5.
Pengguna
Masa
12 - 5 5 - 7 7 - 9 9 - 2 2 - 6 6 - 8 8 - 12
Domestik kW 50 60 60 40 50 200 150
Lampu jalan kW 20 - - - - 20 20
Perdagangan kW 10 10 20 10 60 60 10
Berdasarkan data-data di atas lukiskan lengkung permintaan beban selama
24 jam.
97000 MW
8000 MW x 24
Beban maksimumKeupayaan loji
8000 MW
10 000 MW
Jadual 9.5
Contoh 9.2:Contoh 9.2:
Penyelesaian :
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
24/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/24
Pengguna
Masa
12 - 5 5 - 7 7 - 9 9 - 2 2 - 6 6 - 8 8 - 12
Domestik kW 50 60 60 40 50 200 150
Lampu jalan kW 20 - - - - 20 20Perdagangan kW 10 10 20 10 60 60 10
Jumlah kW 80 70 80 50 110 280 180
jam
--
--
--
--
--
50 --
02 4 6 8 10 12 2 4 6 8 10 12
AM Masa PM
kW
Beban
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
25/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/25
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUTSELANJUTNYA! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA
MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
9.6 Graf 1 menunjukkan lengkuk perminaan pengguna di sesuatu kawasan
sepanjang tempoh 24 jam. Daripada graf tersebut dapatkan permintaan beban(i) maksima, dan (ii) minima
9.7 Sebuah stesen janakuasa mempunyai keupayaan terpasang 7500 MW, daripada datapermintaan beban selama 24 jam stesen ini didapati permintaan maksimum 7000 MW dan
jumlah penggunaan tenaga elektrik pada hari tersebut 70000 MWj dapatkan:-
i). Faktor beban.ii). Faktor keupayaan loji.
5000
MW
Jam
0 6 8 12 14 18 20 24
Masa
Beban
4000
3000
2000
1000
Graf 1
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
26/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/26
9.8 Sebuah stesen penjanaan tenaga elektrik telah mencatat permintaan beban bagi
tempoh 24 jam seperti jadual 1;
Masa (Jam) Permintaan Beban (MW)
0 5 4500
5 9 3500
9 12 750012 17 3500
17 20 8000
20 22 5000
22 24 4500
Merujuk kepada data-data pada jadual 1 lukiskan graf lengkung tempoh bebandalam masa 24 jam bagi stesen ini.
Jadual 1
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
27/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/27
SYABAS!!!
KERANA ANDA TELAH MENCUBA
9.6
(i). 5000 MW ( Masa : 2.00 petang hingaa 6.00 petang)
(ii) 1500 MW ( Masa : 12.00 tengahari hingaa 2.00 petang)
9.7
(i). 0.417 atau 41.7%
(ii). 0.389 atau 38.9%
9.8
0 5 9 12 17 20 22 24
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
MW
Jam
Masa
Beban
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
28/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/28
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda pada maklumbalas yang disediakan.
Jika soalan tidak diberikan, sila barbingcang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
SOALAN 9-1
(a). Senaraikan Empat (4) loji jana kuasa elektrik yang kamu telah pelajari.
(b). Daripada soalan a, yang manakah loji jana kuasa elektrik yang banyak digunakan di negara
kita.
(c). Daripada soalan a, yanag manakah loji jana kuasa yang tidak terdapat di negara kita buatmasa ini.
SOALAN 9-2
(a). Nyatakan beberapa kelebihan dan kekurangan bagi loji janakuasa seperti berikut:-
(i). Loji jana kuasa arang batu atau minyak
(ii). Loji jana kuasa diesel(iii). Loji jana kuasa tarbin gas
(iv). Loji jana kuasa nuclear
berdasarkan kepada faktor-faktor di bawah;(i). Harga dan kesediaan bahan api.
(ii). Kesesuaian kedudukan.
(b). Nyatakan beberapa kelebihan dan kekurangan bagi loji jana kuasa berikut:-
(i). Loji jana kuasa arang batu atau minyak
(ii). Loji jana kuasa diesel(iii). Loji jana kuasa tarbin gas
(iv). Loji jana kuasa nuklear
berdasarkan kepada faktor-faktor di bawah;
(i). Penyejukan.(ii). Pencemaran alam sekitar.
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
29/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/29
(c). Nyatakan beberapa kebaikan dan kekurangan bagi loji jana kuasa berikut:-
(a). Loji jana kuasa diesel
(b). Loji jana kuasa tarbin gasberdasarkan kepada faktor-faktor di bawah;
(i). Harga dan kesediaan bahan api.
(ii). Kesesuaian kedudukan.(iii). Penyejukan.
(iv). Pencemaran alam sekitar.
SOALAN 9-3
a. Terangkan perinsip am sebuah loji jana kuasa hidroelektrik dengan bantuan rajah skimatik.
b. Berdasarkan rajah skimatik terangkan dengan ringkas fungsi bahagian-bahagian berikut dalamsebuah loji jana kuasa hidroelektrik:-
(i). Empangan
(ii). Empisair
(iii). Rumah Kuasa(iv). Tiub Alir Bebas
(v). Alur Limpahc. Dapatkan maklumat-maklumat soalan a dan b beserta gambar-gambar yang bersesuaian
melalui laman web.
SOALAN 9-4
a. Sebuah stesen jana kuasa dengan keupayaan 3000 kW mempunyai permintaan beban sepertiberikut dalam tempoh 24 jam:-
Dari tengah malam hingga 9.00 pagi 900 kWDari 9.00 pagi hingga 12 .00 tengahari 2500 kW
Dari 12.00 tengahari hingga 5.00 petang 1900 kW
Dari 5.00 petang hingga 6.00 petang 1500 kW
Dari 6.00 petang hingga tengah malam 2000 kW
Lukiskan lengkung tempoh beban harian ini, daripada graf tersebut dapatkan;
(i). Permintaan beban maksima.(ii). Permintaan beban minima.
(iii).Faktor beban
(iv).Faktor keupayaan loji
b. Sebuah stesen kecil mencatatkan taburan permintaan beban sepanjang hari sepertidalam jadual 1:-
Pengguna
Masa
12 - 5 5 - 7 7 - 9 9 - 1 1 - 2 2 - 6 6 - 8 8 - 12
Domestik kW 50 100 100 50 50 50 800 400
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
30/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/30
Lampu jalan kW 50 - - - - - 50 50
Perdagangan kW 10 10 10 100 100 100 100 10
Industri kW 20 20 50 500 100 500 20 20
Berdasarkan data-data pada jadual 1 lukiskan lengkung permintaan beban selama 24 jam dandapatkan juga:-
(i). Puncak beban.(ii). Jumlah penggunaan tenaga elektrik bagi setiap pengguna dalam tempoh 24 jam.
(iii). Faktor beban bagi setiap pengguna
(iv). Jumlah faktor beban keseluruhan
Jadual 1
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
31/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/31
Adakah anda telah mencuba dahulu ?
Jika YA syabas!!!, sila semak jawapan anda
J. 9-1
(a).(i). Loji jana kuasa arang batu.
(ii). Loji jana kuasa diesel
(iii). Loji jana kuasa tarbin gas(iv). Loji jana kuasa nuclear.
(v). Loji jana kuasa diesel.
(vi). Loji jana kuasa Nuklear
J. 9-2
(a). Sila rujuk jawapan anda pada (UNIT9 / 6)(b). Sila rujuk jawapan anda pada (UNIT9 / 7)
(c). Sila rujuk jawapan anda pada (UNIT9 / 6-7)
Catatan : Untuk meyakinkan anda sila berjumpa pensyarah anda.
J. 9-3
(a).Rujuk (UNIT9 / 11)
(b).Rujuk (UNIT9 / 12-15)
Sila berbincang dengan pensyarah anda untuk memastikan web mana yang perlu dilayari.
J. 9-4
(a). Lakaran lengkung beban, sila rujuk pensyarah anda atau (UNIT9 / 22-23)
(i). 5000 MW ( di antara 5.00 petang hingga 6.00 petang)
(ii). 600 MW ( di antara tengah malam hingga 9.00 pagi )
(iii). 0.643 atau 64.30%(iv). 0.536 atau 53.60%
(b). Lakaran lengkung beban, sila rujuk pensyarah anda atau (UNIT9 / 22-23)
-
7/29/2019 9Sistem Penjanaan Elektrik
32/32
PENJANAANE1001/UNIT 9/32
(i). 970 kW
(ii). 4300 kWh, 550 kWh, 1230 kWh, 4460 kWh
(iii). 0.224, 0.458, 0.512, 0.372(iv). 0.452