BAB III DASAR TEORI TEOR I PEMBANGKITAN PE MBANGKITAN PLTA PLTA
3. 1 Gambaran Umum Power Sysem
Dalam Dalam menyu menyupla plaii energi energi listrik, listrik, PT. Va Vale Indone Indonesia sia Tbk
memilik memilikii
pembangkit listrik yang digunakan, digunakan, ada beberapa macam yaitu:
STG ( Steam Turbin Generator ) ) yaitu pembangkit listrik energi uap sebanyak
unit dengan kapasitas terpasang !" MW. !" MW. #$D #$DG ( Mire Mireles lesss Blac Blackst kston onee Dies Diesel el Gene Genera rato torr ) pada Gambar %. , pembangkit energi diesel sebanyak & unit dengan kapasitas terpasang masing' masing MW. MW.
Gambar 3.1 MBDG ( Mireless Blackstone Diesel Generator)
PT* PT* arona pada Gambar !.! sebanyak % unit generator dengan kapasitas
terpasang ! + " MW " MW dan + "& MW. "& MW. PT PT* $alam $alamba bano no pada pada Gamb Gambar ar !.! !.! sebany sebanyak ak ! unit unit deng dengan an kapa kapasi sita tass
terpasang masing'masing ",& MW. ",& MW. PT* arebbe pada Gambar !.! sebanyak ! unit dengan kapasitas terpasang masing'masing & MW & MW
32
33
Gambar 3.2 Tiga PT! "i sungai arona
-mergency Diesel Generator ( -DG ) pada Gambar %.% terdapat !% unit dengan kapasitas terpasang MW MW .
Gambar 3.3 Gambar 3.3 #mergenc$ #mergenc$ Diesel Generator ( #DG ) 3.1.1 PLTA
Pembangkit istrik Tenaga *ir merupakan sumber kelistrikan PT. Vale ale
dan masyarakat masyarakat Soroako Soroako secara umumnya. umumnya. Pembangkit Pembangkit istrik istrik
Tenaga Tenaga *ir ini merupakan merupakan pembangkit pembangkitan an yang terbesar dan digunakan digunakan sebagai kelistrikan di PT. Vale. /al ini karena di daera0 Soroako sendiri memiliki danau dengan air yang sangat melimpa0, yaitu Danau #atano, Danau Danau #a0alo #a0alona na dan Danau Danau Touti. uti. Se0ing Se0ingga ga dengan dengan 0al itu sangat sangat mendukung untuk meman1aatkan pasokan air yang melimpa0 ters ebut.
34
*dapun kapasitas danau sebagai berikut : . Dana anau #a #atano *rea Permukaan etinggian #a+ etinggian #in edalaman !. Danau anau #a0 #a0alon alonaa *rea Permukaan etinggian edalaman %. Danau anau Touti uti *rea Permukaan etinggian #a+ etinggian #in edalaman
: " S2 # : %3% meter : %3 meter : &3% meter : !& S2 # : %!3 meter : %4 meter : && S2 # : %3," meter : %5, meter : !3% meter
Dari ketiga aliran danau tersebut akan berkumpul 6adi satu menu6u Main S%il&a$ S%il&a$ yang ada pada PT* arona, kemudian akan ditampung ole0 D*# arona yang selan6utnya dialirkan ke Penstock meleati anal sepan6ang %% meter. *ir yang dileatkan penstock tersebut kemudian akan di putar dengan penggerak mula yaitu Turbin. Dengan pergerakan Turbin Turbin tersebut tersebut maka akan membangkit membangkitkan kan sebua0 Generator, Generator, dimana Gene Generat rator or terseb tersebut ut yang yang akan akan meng mengub uba0 a0 ener energi gi kinet kinetik ik dan dan ener energi gi potensial men6adi energi listrik. 7ntuk membangkitkan energi listrik terseb tersebut ut PT PT* arona arona memilik memilikii tiga tiga Generat Generator or.. -nerg -nergii listrik listrik yang yang di0asil di0asilkan kan ole0 generat generator or masing'm masing'masin asing g sebesar sebesar kV
kemudi kemudian an
dinaikkan tegangannya men6adi &4 kV ole0 Trans'ormator Ste% % yang % yang kemu kemudi dian an akan akan diali dialirk rkan an menu menu6u 6u S&itc$ar" arona arona melalu melaluii Salura Saluran n Transmisi. *liran air yang meleati PT* arona, ditampung ole0 sungai arona arona dan diman1 diman1aatk aatkan an kembal kembalii untuk untuk Pemban Pembangki gkitan tan pada pada PT PT* $alambano, yang letaknya berada dibaa0 atau lebi0 renda0 dari PT* arona. Pada PT* $alambano ini memiliki prinsip ker6a pembangkitan sama sama sepe sepert rtii PT PT* aro arona na.. /any /anyaa sa6a sa6a pada pada PT PT* $ala $alamb mban ano o dibangkitkan ole0 dua generator. Tegangan yang tela0 dinaikkan dari
35
kV men6adi &4 kV ole0 Trans'ormator Ste% % tersebut % tersebut akan dialirkan menu6u S&itc$ar" $alambano $alambano melalui Saluran Transmisi. *liran air yang meleati PT* $alambano, yang tidak terpakai ditampung sungai dan kemudian diman1aatkan lagi untuk Pembangkitan di PT PT* arebbe, letak daripada daripada PT PT* arebbe sendiri berada dibaa0 dibaa0 PT* $alambano. PT* arebbe merupakan PT* baru, 0al ini karena aliran air dari $alambano cukup banyak, se0ingga dapat diman1aatkan untu untuk k pemb pemban angu guna nan n PT PT*. Di PT PT* are arebb bbe, e, memi memili liki ki prin prinsi sip p pembangkitan yang sama umumnya dengan PT* PT* arona dan PT* PT* $alambano. Tegangan yang di0asilkan generator kemudian dinaikkan dari kV men men6adi 6adi &4 &4 kV ole0 ole0 Trans'o Trans'ormato rmatorr Ste% % dan kemudian kemudian disalu disalurkan rkan melalui melalui Salura Saluran n Transm Transmisi isi menu6u menu6u S&itc$ar" $alambano. are arena na PT PT* areb arebbe be terg tergol olon ong g PT PT* baru baru dan dan tida tidak k memi memili liki ki S&itc$ar" sendiri sendiri se0ingga di6adikan satu dengan S&itc$ar" yang yang ada di $alambano. edua S&itc$ar" tersebut, tersebut, arona dan $alambano nantinya akan disalurkan tegangannya menu6u menu6u %%er yang ada di Soroako %%er S&itc$ar" yang melalui saluran transmisi dua toer, empat line. Dimana satu toer berisi dua line merupakan tegangan dari PT* arona dan satu toer lainnya berisi ! line dari PT* PT* $alambano dan PT* PT* arebbe. Setela0 dari %%er S&itc$ar" maka akan disalurkan menu6u menu6u o&er S&itc$ar" Soroako. Dima Dimana na pada pada o&er S&itc$ar" ini akan akan dibagi dibagi tegang tegangann annya ya men6adi men6adi tu6u0 saluran, 0al ini karena tegangan yang masuk sebesar &4 kV dan menggunakan sistem tiga 1asa. ima saluran akan diturunkan tegangannya men6a men6adi di %% kV dan masuk masuk dalam dalam s&itcroom yang nantinya nantinya tegangan tegangan terseb tersebut ut akan akan diguna digunakan kan untuk untuk kebutu kebutu0an 0an di 8urnac 8urnace. e. Sedang Sedangkan kan dua saluran lainnya akan diturunkan tegangannya men6adi kV dan akan masuk ke s&itcgear s&itcgear kV yang nantinya tegangan ini akan digunakan untuk untuk au+ilia au+iliaries ries grid grid sesuai sesuai kebutu kebutu0an 0an.. Pada Pada Gambar Gambar %.9 merupa merupakan kan
36
skema seder0ana dari sistem kelistrikan serta pengaliran pembebanan pada PT. Vale Vale Indonesia. Indone sia.
Gambar 3.* Sistem +elistrikan "i Plant Site 3.1.! PLTD
Pembangkit Pembangkit istrik Tenaga Tenaga Diesel merupakan suatu pembangkit pembangkit yang yang peng pengge gerak rak mulan mulanya ya meng menggu guna nakan kan bebe beberap rapaa sili silind nder er yang yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak'balik), di dalam silinder itula0 ter6adi pembakaran antara ba0an bakar dengan oksigen dari udara. #esin PTD beker6a berdasarkan siklus diesel, yang prinsipnya adala adala0 0 pena penamb mba0 a0an an kalo kalorr pada pada mesi mesin n ter6a ter6adi di pada pada kond kondisi isi teka tekana nan n konstan. #esin diesel terdiri dari dua 6enis yaitu mesin ! langka0 dan mesin esin 9 lang langka ka0. 0. Pada Pada dasa dasarn rny ya,m a,mesin esin ! lang langka ka0 0 lebi lebi0 0 e1is e1isie ien n dibandingkan mesin 9 langka0 . PTD yang terdapat di PT. Vale terdiri dari dua 6enis,yaitu : '
Pemb Pemban angk gkit it deng dengan an mesi mesin n dies diesel el mere merek k #irr #irrle less ss $lac $lacks ksto tone ne atau atau
'
biasa disebut dengan #$DG ( Mirrless Mirrless Blackstone Diesel Generator ). ). Pemb embang angkit kit deng engan at Diesel #ngine
37
3.1.!.1 M"rr#ess Ba$%sone D"ese# En&"ne
#$DG dioperasika dioperasikan n untuk untuk menyuplai menyuplai kebutu0an kebutu0an peralatan' peralatan' peralatan au-iliar$ au-iliar$ (peralatan selain 1urnace) yang perannya sangat penting dalam pengola0an nickel di pabrik. PT. Vale Vale Indonesia, Tbk aal aalny nyaa
0any 0anyaa
memi memili lili liki ki
tiga tiga
bua0 bua0
#$DG #$DG
masi masing ng'm 'mas asin ing g
berkapasitas #. Pada ta0un !44& ditamba0kan dua bua0 #$DG yang 6uga berkapasitas #. #esin diesel Mirrless diesel Mirrless Blackstone ;V< Blackstone ;V< #a6or adala0 mesin 9 tak yang penyalaannya melalui kompresi udara dan ba0an ba0an bakar, bakar, menggunk menggunkan an turbocarger, turbocarger, serta pendingin udara. Didesain untuk operasi pada pada ligt dan ea$ 'uel oil . #esin tipe V terdiri dari dua bank silinder, setiap silinder mempunyai kemiringan !!,&= ter0adap sumbu >ertikal. 3.1.!.! 'a D"ese# En&"ne
#esin ?at Diesel engine memiliki prinsip ker6a yang sama dengan #$DG tetapi memiliki ukuran yang dan keluaran daya yang lebi0 kecil. kecil. at Diesel #ngine dioperasika dioperasikan n 6uga untuk menyuplai menyuplai kebutu0an peralatan'peralatan au-iliar$. au-iliar$. PT. V*- memiliki !% bua0 ?at Diesel -ngine yang masing'masing berkapasitas #. 3.1.3 PLTU PLTU
Dalam PT7, energi primer yang dikon>ersikan men6adi energi listrik adala0 ba0an bakar. $a0an bakar yang digunakan dapat berupa batubara
(padat),
minyak
(cair),
atau
gas.
*da
kalanya
PT7 PT7
menggunakan kombinasi beberapa macam ba0an bakar. on>ersi energi tingkat pertama yang berlangsung dalam PT7 adala0 kon>ersi energi primer men6adi energi panas (kalor). /al ini dilakukan dalam ruang r uang bakar dari ketel uap PT7. STG atau PT7 pada PT. Vale, Tbk menggunakan uap yang berasal dari boiler boiler di au-iliar$ au-iliar$ %lant untuk memutar turbin yang sela selan6 n6ut utny nyaa akan akan memu memuta tarr
gene genera rato torr. 7nit 7nit pem pembang bangki kitt ini ini dapa dapatt
meng meng0as 0asil ilka kan n daya daya maks maksim imum um !" # pada pada tegan teganga gan n kV yang yang
38
digunakan 6uga untuk menyuplai beban yang berupa peralatan'peralatan au-iliar$. 3.! Laar La ar Be#a%an& Be#a%an & PLTA PLTA Larona
PT PT* aro arona na mula mulaii diba dibang ngun un pada pada ta0u ta0un n 35& 35& dan dan dire diresm smik ikan an penggunaannya pada ta0un 355. 355. PT PT* arona memiliki tiga bua0 generator yang mulanya 0anya berkapasitas && #. emudian pada ta0un 335 ketiga bua0 generator tersebut di'u%g di'u%gra" ra"ee se0ingga kapasitasnya men6adi "& #. Dan saat ini, unit % kapasitasnya kapasitasn ya suda0 mencapai " #. PT* arona meman1aatkan adanya struktur aliran air yang berundak dari tiga bua0 danau yang ada, yaitu Danau #atano, Danau #a0alona dan Danau Touti outi yang yang merupa merupakan kan sumber sumber air bagi bagi Sungai Sungai arona arona dan di dekat dekat sungai sungai tersebut, tepatnya di $atubesi sekitar !& km dari Soroako, dibangun bendungan setinggi %4 meter. $endungan diperlukan untuk mengendalikan air yang masuk ke kanal buatan sepan6ang 5 km. *ir dari kanal masuk ke dalam tiga bua0 %enstock sepan6 sepan6ang ang ,% km. Penstock adala0 pipa ba6a yang mengalirkan air dari u6ung kanal ke turbin yang berputar dengan kecepatan !5!,& rpm. $esarnya tegangan output dari masing'masing generator PT* PT* arona arona adala0 kV dengan 1rekuensi &4 /@, sebelum ditransmisikan tegangan output ini akan dinaikkan nilainya (ste% u%) men6adi &4 kV dan sebelum disuplai ke beban yang sebagian besar berupa 'urnace, 'urnace, tegangan dari 6alur transmisi akan diturunkan kembali nilainya men6adi %%kV, kV, %,%kV dan %4V. 3.3 Kom(onen Kom (onen Uama U ama PLTA PLTA Larona
PT PT* mempun mempunyai yai kompon komponen' en'kom kompon ponen en pentin penting g seperti seperti yang yang tela0 tela0 disebutkan sebelumnya. omponen'komponen tersebut seperti bendungan, turbin, generator, trans1ormator dan masi0 banyak komponen pengendali yang lain yang digu diguna naka kan n pada pada PT PT*. $eri $eriku kutt ini ini adal adala0 a0 pemb pemba0 a0asa asan n tent tentan ang g bebe bebera rapa pa komponen tersebut: 3.3.1 DAM
39
Dam atau bendungan merupakan bangunan yang ber1ungsi untuk menyim menyimpan pan air. air. /al ini bertu6 bertu6uan uan untuk untuk mengur mengurang angii pengua penguapan pan pada pada musim kemarau. kemarau. Dam 6uga ber1ungsi ber1ungsi untuk meningkatkan meningkatkan ea" ea" e1ekti1 dari PT*. Dam tersebut dapat dibuat dari tana0 maupun beton. $iasanya dam mempunyai 1ungsi ganda, yaitu sebagai irigasi dan sumber energi untuk PT*. Pada PT* arona 6enis bendungan yang digunakan iala0 6enis $endun $endungan gan 7rugan 7rugan $atu $atu ( /ock 0ill Dam) Dam) sepert sepertii pada pada Gamb Gambar ar !.&. !.&. $endun $endungan gan urugan urugan batu batu sebagia sebagian n besar besar terdir terdirii dari dari tubu0 tubu0 utama utama yang yang terdiri dari batu dan dinding yang kedap air (i m%erious). m%erious). Dinding kedap menurut konstruksinya dapat dibagi men6adi 6enis kedap air dengan muka langsung meng0adap air dan 6enis dinding kedap air, sedangkan menurut ba0an yang dipakai dapat dibagi men6adi 6enis berdinding beton dan 6enis 6 enis berdinding tana0. arena tubu0 utama yang terbuat dari batu tak dapat tidak 0arus tenggelam, maka maka 0anya dinding dinding kedap air yang bersi1at lentur ('le-ibel) yang ('le-ibel) yang akan menyesuaikan diri dengan tubu0 batu tersebut. Aamun yang umum dipergunakan dipergunakan iala0 dinding kedap air dari tana0 liat. $erikut type dari Dam PT* arona: Ty(e
) Bock 8ill dam ($endungan 7rugan $atu)
*o#ume Dam
) 4 6uta ?7 meter (ma+.)
Pan+an& Dam
) &&4 meter
S("## ("##wa way y E#e E#e,a ,a"on "on
) %! meter
To( E#e,a"on) %!!.% meter Ke-a#aman
: %! meter
40
Teba# -"n-"n&
) !&
centimeter
Gambar 3. Dam arona 3.3.! S("#way
Spilay ber1ungsi untuk mengalirkan air yang berlebi0, seperti aktu aktu ban6ir ban6ir dan yang yang lain lain sebaga sebagainy inya. a. $angun $angunan an ini 0arus 0arus dipasan dipasang g secar secaraa cuku cukup p sempu sempurn rnaa se0in se0ingg ggaa debi debitt air air pasan pasang g yang yang 1atal 1atal dapa dapatt disalurkan dengan baik. arena untuk 6enis bendungan urugan, peluapan tidak bole0 ter6adi sama sekali, se0ingga untuk 6enis bendungan urugan debit ban6ir ob6ekti1 adala0 ,! kali debit ban6ir yang diperkirakan akan terulang dalam !44 ta0un. Pada bendungan 6enis urugan air disalurkan melalu melaluii teroon teroongan gan sebaga sebagaii pintu pintu saluran saluran ban6ir ban6ir yang yang banyak banyak dipakai dipakai adala0 pintu air Tainter. $erikut type spilay pada arona seperti pada Tabel %.4: Main Spillway Tabe# 3. S%esi'ikasi S%ill&a$
41
Tree concrete tunnels troug D!M Base Sie
: %.3m + %.&4m + 4.&m ontrol b$ oist 4%erate" 0i-e" Weel Gates
a%acit$
: #ac Gate 151 umecs at Dam #leation
316.37m
3.3.3
'ana# In Ina%e Inta Intake ke adal adala0 a0 6eni 6eniss bang bangun unan an peng pengam ambi bila lan n air air baku baku yang ang
bersumber dari air permukaan yaitu danauC situC kolam dan sungai. 7ntuk dapat meman1aatkan meman1aatkan sungai sungai tersebut, tersebut, diperlukan diperlukan bangunan penangkap penangkap airCintake airCintake untuk dapat menampung menampung air agar dapat dialirkan dialirkan melalui melalui pipa distribusi ke daera0 pelayanan. okasi intake umumnya di sungai, danau dan air tana0. Dalam perencanaan lokasi intake ada beberapa persyaratan lokasi yang 0arus dipertimbangkan agar intake ber1ungsi secara e1ekti1. *dapu *dapun n beberap beberapaa persya persyarata ratan n lokasi lokasi intake intake yang yang 0arus 0arus diper0 diper0atik atikan an yakni : . #uda #uda0 0 di6 di6an angk gkau au.. !. Dapat Dapat member memberika ikan n air dalam dalam 6umla0 6umla0 yang yang spesi spesi1ik 1ik.. %. Dapa Dapatt dia diand ndal alka kan. n. 9. *spek kontru kontruksi ksi : Stabilita Stabilitass palung, palung, tebing tebing sungai sungai dan dan lainnya. lainnya. &. arak arak ke ke $P* $P*PCIP PCIP* *. ". ual ualit itas as air air. 5. Sumb Sumber er penc pencem emar aran an.. . Inst Instru rusi si air air asi asin. n. 3. *spek belokan belokan sungai sungai : $agian $agian sungai sungai yang lurus merupak merupakan an pili0an pili0an yang terbaik. 4. *spek sungai sungai dan ban6ir. ban6ir. $angunan intake ber1ungsi sebagai penyadap atau penangkap air baku yang berasal dari sumbernya, dalam 0al ini sungai. $angunan $angunan intake memiliki tipe yang bermacam'macam, diantaranya adala0 : .
Direct Intake
42
Diguna Digunakan kan untuk untuk sumber sumber air yang yang dalam dalam seperti seperti sungai sungai atau danau dengan kedalaman yang cukup tinggi. Intake 6enis ini memungkinkan ter6adinya erosi pada dinding dan pengendapan di bagian dasarnya. !.
Indirect Intake *. Bi>e Bi>err Inta Intake ke #en #enggun ggunak akan an
pip pipa
peny penyad adap ap
dala dalam m
ben bentuk tuk
sum sumur
pengumpul. Intake ini lebi0 ekonomis untuk air sungai yang mempunyai perbedaan le>el muka air pada musim 0u6an dan musim kemarau yang cukup tinggi. $. ?ana ?anall Inta Intake ke Diguna Digunakan kan untuk untuk air yang yang berasal berasal dari dari kanal. kanal. Dindin Dinding g c0amber sebagian terbuka ke ara0 kanal dan dilengkapi dengan pipa pengola0an selan6utnya. ?. Beser Beser>o >oir ir Inta Intake ke Digunakan untuk air yang berasal dari dam dan dengan muda0 muda0 menggu menggunak nakan an menara menara intake. intake. #enara #enara intake intake dengan dengan dam dibuat dibuat terpisa terpisa0 0 dan diletak diletakkan kan di bagian bagian 0ulu. 0ulu. 7ntuk 7ntuk mengat mengatasi asi 1luktuasi le>el muka air, maka inlet dengan beberapa le>el diletakkan pada menara. Pada Pada PT PT* arona arona menggu menggunak nakan an tipe tipe Semi Semi Ectago Ectagonal nal /ydro /ydro ?anal ?anal dengan 6enis aliran air sungai langsung dengan data seperti Tabel %. berikut) Tabe# 3.1 S%esi'ikasi anal 8ntake
Pan6ang
: ".3"3 meter.
ebar
: 9.9m
Tingg Tinggii dind dinding ing total total : &.4 m. (Dindi (Dinding ng tegak tegak F %.9 m. antai miring F ." m). Tinggi penurunannya : !.9 meter sepan6ang ".3 km. oer ?anal
: Pan6ang
F !4.9 m.
43
ebar *liran #a+imal
3.3./
F 9 m.
: &% ?umecs
Ina%e Gae
Intake Gate ber1ungsi untuk mengatur air yang masuk ke penstock, seperti 0alnya canal gate, intake gate dapat dibuka dan ditutup secara 0idr 0idrol olik ik sert sertaa diko dikont ntro roll seca secara ra automatic atau sebagai screen dan merupakan pintu air pada prasedimentasi. Screen Screen terdap terdapat at pada pada inlet inlet sumur sumur pengum pengumpul pul,, ber1un ber1ungsi gsi untuk untuk menyaring padatan atau bentuk lainnya yang terkandung dalam air baku. *dapun *dapun dari dari 6enis'6 6enis'6eni eniss screen screen dibagi dibagi men6ad men6adii dua tipe tipe berdas berdasark arkan an perbedaan bukaan atau 6arak antar bar, yaitu yaitu : a. Sarin aringa gan n kas kasar ar (coarse screen) screen) Digunakan untuk men6aga alat'alat dan biasanya digunakan pada pengola0an pertama. Tipenya secara umum adala0 bara rack (bar screen), coarse eir, screen, dan kominutor. b. Saringan 0alus ( 'ine screen) screen) $uka $ukaan an berk berkis isar ar antar antaraa !,% !,% " mm, mm, ba0k ba0kan an untu untuk k insta instalas lasii tertentu tertentu bisa lebi0 kecil dari !,% mm. $iasanya $iasanya digunakan digunakan untuk primary treatment atau pre treatment. Pember Pembersi0 si0ann annya ya dapat dapat dilaku dilakukan kan secara secara manual manual untuk untuk coarse coarse screen dan mekanis untuk 1ine screen.
3.3.0
Penso$%
7ntuk
meng engalir lirkan
air air
dalam
kolam
tand ando
dan
untuk
mendapatkan tekanan air yang besar se0ingga dapat menggerakkan turbin pada suatu PT*, PT*, maka digunakanla0 digunakanla0 pipa pesat ( %enstock ( %enstock ). ). Pipa pesat ini di buat buat dari dari plat besi corten dan corten dan dilapisi dengan beton bertulang (li0at gambar) dengan pan6ang %% m dan mampu menyalurkan air dengan
44
debit debit maksimu maksimum m & m %Cdetik Cdetik.. Pipa Pipa pesat pesat yang yang diguna digunakan kan ole0 PT PT* arona ber6umla0 tiga bua0. $erikut spesi1ikasi dari %enstock dari %enstock seperti seperti pada Tabel %.! : Tabe# 3.! S%esi'ikasi Penstock Pan+an& Penso$%
: %% m.
Pan6ang Pan6ang Penstoc Penstock k Steelny Steelnyaa
: %" %" m, 7kura 7kuran n /ead /ead Gate F %. %. m H
%.5 m. apasitas #a+. 1lo Diameter
: & #%Cdetik. ' -l.%&.!& # F %."" m (Penstock ?oncrete) ' -l.%45.4 # F %.%& m (Penstock ?oncrete) ' -l."%.! # F !.59 m (Spiral ?ase)
3.3. .3.
By Pa Pass *a#,e #,e
*lat yang terdapat pada penstock sebelum air masuk ke turbin. $y pass >al>e seperti Gambar %." akan beker6a otomatis untuk membuang air apabila tekanan air di dalam penstock berlebi0an.
Gambar 3. B$ Pass 9ale 3.3.2
Turb"n
45
Pada Pada sebua0 sebua0 pemban pembangki gkitt listrik listrik energ energii air, air, turbin turbin merupa merupakan kan kompon komponen en utama utama yang yang mutlak mutlak 0arus 0arus ada. ada. Pada Pada tiap'ti tiap'tiap ap PT PT* dapat meng menggu gunak nakan an berb berbag agai ai turb turbin in yang yang berb berbeda eda.. Pema Pemaka kaian ian tipe tipe turb turbin in tertentu pada sebua0 PT* disesuaikan dengan keadaan yang ada pada PT* PT* tersebut, misalnya ea" e1ekti1 yang dimiliki PT*. Selain itu 0al yang 0arus diper0atikan adala0 debit aliran yang dapat digunakan ole0 PT* PT* tersebut. edua 0al tersebut yang biasanya digunakan sebagai acuan dalam pemili0an pemili0an turbin turbin air yang akan digunakan. digunakan. /ubungan /ubungan antara ea", debit debit air, air, e1isien e1isiensi si turbin turbin dan daya daya yang yang di0asil di0asilkan kan diperli diperli0at 0atkan kan ole0 ole0 persamaan dibaa0 ini. P H . Q . g . ρ . η =
Dimana: P F daya (att) /F ea" (m) 2F debit air yang mengalir ke turbin (m %Cs) gF percepatan gra>itasi (mCs!) F massa 6enis air (kg.mCs!) JF e1isiensi turbin maupun generator Setiap turbin mempunyai kecepatan putar tertentu, dimana turbin tersebut akan beroperasi dengan e1isiensi terbaik pada kombinasi 0ead dan debit tertentu. ecepatan putar desain turbin sebagian besar ditentukan ole0 besar 0ead operasi turbin air tersebut. Turbin air dapat dibagi atas ea" tingg tinggi, i, ea" menenga0 dan dan ea" renda0. renda0. $erdasarkan operasinya, turbin air dibedakan men6adi dua, yaitu: . Turbin rbin Impu Impuls ls arakteristik umum dari turbin impuls adala0 pemasukan air ke dalam runner pada tekanan atmos1er. a tmos1er. Dengan demikian turbin impuls tidak tere terend ndam am,, melai elaink nkan an bera berada da di udar udara. a. /unner dari dari turb turbin in impu impuls ls digerakkan ole0 semprotan air. Pada kondisi tersebut tekanan air sama dengan dengan tekana tekanan n udara udara luar luar (atmos1e (atmos1er) r) baik baik sebelum sebelum maupu maupun n sesuda sesuda0 0
46
mendorong sudu. Pada turbin 6enis impuls ini, sebelum mendorong sudu, air mengali mengalirr melalui melalui no@@le no@@le yang yang mengub menguba0 a0 air kecepat kecepatan an renda0 renda0 dan tekanan tinggi men6adi kecepatan tinggi. *ir berkecepatan tinggi tersebut lalu lalu mend mendor oron ong g runner se0ing se0ingga ga momentu momentum m air berpin berpinda0 da0 ke runner . Turbin 6enis impuls yang paling umum digunakan adala0 Turbin Pelton seeperti Gambar %.5.
Gambar 3.5 Turbin Pleton !. Turbin rbin Beak Beaksi si Turbin reaksi digerakkan ole0 air, yang meruba0 tekanan se0ingga meleati turbin dan menaikkan energi. Turbin reaksi 0arus tertutup untuk mengisi mengisi tekana tekanan n air (pengi (pengisap sap)) atau turbin turbin reaksi reaksi 0arus 0arus sepenu0 sepenu0nya nya terendam ole0 air. Turbi Turbin n air yang yang paling paling banyak banyak diguna digunakan kan adala0 adala0 turbin turbin reaksi reaksi.. Turbi Turbin n reaksi reaksi diguna digunakan kan untuk untuk aplika aplikasi si pada pada pemban pembangki gkitt listrik listrik yang yang memp mempun uny yai ea" renda0 renda0 0ingga 0ingga meneng menenga0. a0. $erdas $erdasarka arkan n 6enis 6enis sudu' sudu' sudunya turbin reaksi dibedakan men6adi dua, yaitu: . Turbin rbin 8ran 8ranci ciss Turbin 8rancis seperti Gambar %. memiliki sudu'sudu pada turbin yang tidak dapat diatur. /al ini berpengaru0 pada e1isiensi turbin 6ika dioper dioperasik asikan an pada pada rentan rentang g debit debit yang yang lebar lebar.. arena arena sudu's sudu'sudu udu turbin turbin 1rancis tidak dapat diatur maka turbin ini banyak digunakan pada PT* dengan dengan debit yang relati1 tetap dan kontinyu kontinyu dengan dengan tinggi bersi0 ea" renda0 0ingga menenga0.
47
Gambar 3. Turbin 0rancis
!. Turbin rbin Prop Propel ella lar r Turbi Turbin n Propel Propellar lar seperti seperti Gambar Gambar %.3 memilik memilikii sudu's sudu'sudu udu pada pada turbin yang dapat diatur untuk menyesuaikan dengan debit air yang ada. Turbin ini tetap mempunyai e1isiensi yang tinggi meskipun dioperasikan pada rentang debit yang lebar. ebanyakan dari tipe turbin propellar digu diguna naka kan n pada pada siste sistem m mikr mikro0 o0id idro ro atau atau Pemb Pemban angk gkit it istr istrik ik -ner -nergi gi #ikro0idro (PT#/ (PT#/). ). ?onto0 dari turbin propellar propellar adala0 turbin kaplan, turbin nagler, turbin bulb, turbin moody.
Gambar 3.6 Turbin Pro%ellar Pada PT* PT* arona menggunakan 6enis turbin 1rancis dengan data seperti dalam Tabel Tabel %.% berikut:
48
Tabe# Tabe# 3.3 3 .3 S%esi'ikasi Turbin Turbin 4y-rau#"$ Turb"ne 4"a$5"6 Name P#ae )
Type Type
F V-'IBS.
(Vertica (Verticall S0a1t Beaction Beact ion Type). Type).
/ead F 94.4 m.
9!.m
Eutput F 55&4 /P
33!4 /P.
"&9"
"544 .
Speed F !5!.& !5!.& BP#. (untuk (untuk menga0asilk menga0asilkan an 1reK. &4 /L) !5!. !5!.5% 5% BP# BP# ( BP# F
! + "4
)
+!
poles
ε
/ydraulic turbin pada PT* arona ini memiliki bagian'bagian yang penting sebagai berikut: 7
S("ra# 'ase.
S%iral case ini case ini langsung disambungkan pada penstock pada titik yang yang berd berdiam iamet eter er sama, sama, alat alat ini ini dipa dipasan sang g meng mengit itari ari Turbi urbin n deng dengan an diameter diameter yang semakin ke u6ung u6ung semakin semakin mengecil mengecil (seperti (seperti ruma0 siput) dengan dengan maksud maksud untuk untuk dapat dapat member memberika ikan n tekanan tekanan ker6a ker6a yang yang merata merata ter0adap sudu'sudu turbin. Pada bagian dalam dari s%iral case case dipasang Sta$ /ings yang /ings yang dimaksudkan untuk menuntun arus air tepat memasuki &icket gatesny gatesnya, a, dan 6uga mempun mempunya yaii sebua0 sebua0 pintu untuk untuk maintenance ins%ection. ins%ection. 7
Say R"n&.
Terdiri Terdiri dari sudu'sudu (!4 bua0) yang dilas bagian dalamnya s%iral case yang gunanya unutuk menuntun arus air agar tepat memasuki &icket gate gate dan tiga dari sudu'sudu tersebut mempunyai lubang untuk saluran leatnya air buangan dari turbine ea" coer . 7
8"$%e Gaes.
Gates ini ber6umla0 !4 bua0 yang digunakan untuk mengontrol aliran aliran arus air masuk ke turbine runner , 6adi letaknya letaknya diantara diantara sta$ ring dan turbine runner , serta serta posi posisin sinya ya tegak tegak luru luruss antar antaraa ea" coer dan bottom ring . 8ull openingnya ." cm. Tinggi 93!. mm. *pabila gates ini
49
pada posisi menutup maka pertemuan stainless steeln$a dari masing' masing gates masing gates tersebut tersebut akan benar'benar bertemu dengan rapat se0ingga air tidak dapat lolos sama sekali. 7
Bo Boom om R"n& R"n& aau aau Lowe Lowerr R"n& R"n&..
Terletak diantara sta$ diantara sta$ ring dan dan "ra't tube yang tube yang mempunyai buses mempunyai buses yang dapat menuntun menuntun poros baa0nya &icket gate.( gate.( tempat dudukannya poros baa0 icket gate) '
Lower R"n&
o&er /ing ini ini dibaut dibaut pada pada sta$ ring dan dan 6uga 6uga pada pada "ra't tube, tube, se0ingga tidak ada kemungkinan bocor dari sini. 7
4ea- 'o,er.
Sebagai penutup dari turbine runner dan dan &icket gates, gates, mempunyai buses untuk buses untuk &icket gate u%%er sa't dan dan diatasnya ada buses &ater seal untu untuk k menc menceg ega0 a0 air memas memasuk ukii turb turbin inee pit pit dan dan 6uga 6uga memp mempun unya yaii tiga tiga salura saluran n lubang lubang pembuang pembuangan an air yang yang menemb menembus us sudu sudu sta$ ring terus terbuang masuk ke "rainage sum%. 7
Turb"ne S5a9.
#eru #erupa paka kan n
poro poross
utam utamaa
untu untuk k
meng mengir irim imka kan n
ener energ gi
yang yang
di0asilkan turbine ke generator dimana disini ter6adi peruba0an dari energi mekanik ke energi listrik. Disebela0 baa0nya poros utama ini dibautla0 turbin runner dan dan disebela0 atasnya dibaut pula trust block dan dan generator rotor, rotor, serta dipasang dipasang 6uga sebua0 poros sambungan sambungan yang disebut u%%er sa't. '
S5a9 Sea#.
etak etakny nyaa diata iatass turb turbin in run runner ner menem enembu buss ea" ea" coer coer dan permukaannya menempel pada sa't sleee. sleee. Gunanya mencega0 air "ra't tube menerobos masuk memban6iri turbine %it . 7
S5a9 S#ee,e.
Dibuat Dibuat dari ba0an stainless steel dan dan dibaut mengelilingi poros utama utama dimana dimana permuk permukaann aannya ya beradu beradu dengan dengan permuka permukaann annya ya sa't seal , dengan demikian poros utama tersebut dapat terlindung dari kerusakan
50
akibat akibat gesekan sedangkan sedangkan sa't sa't sleee apabila sleee apabila rusak dapat diganti dengan muda0. 7
Turb"n rb"nee Gu Gu""-ee Be Bear ar"n "n&. &.
Terleta erletak k diatas diatas ea" coer dan bearing 0ousingnya dibaut pada ea" coer tersebut tersebut digunakan digunakan untuk mengambil atau mena0an setiap beban radial yang ditimpakan ter0adap runner r unner dan 6uga melindungi runner tersebut agar tidak menyentu0 ear ring pada saat berputar. Pada bearing ini ini terp terpas asan ang g tem%arature "etector , oil leel leel "etecto "etector r da dan oil &ater &ater contamination "etector. 7
Gae ae o(er (era"n a"n& & R"n R"n&.
Turbin gui"e bearing ousing selain selain menun6ang 6uga mempunyai permukaan bearing untuk gate untuk gate o%erating ring . ring . Gate o%erating ring adala0 adala0 sebua0 ring yang yang besar mengelilingi main sa't dan dan turbin bearing , yang dipergunakan untuk mengoper energi dari main ser>omotor ke pergerakan &icket gates. gates. 7
Gae ae L"n% "n%s anan- Le,er ,er.
Perger Pergeraka akan n dari dari gate o%erating ring ini disalurk disalurkan an ke gate leel ole0 gate ole0 gate links. links . e>er ini dikunci pada bagian atasnya gate s0a1t se0ingga dengan dengan demikian demikian apabila gate operating ring tersebut bergerak maka gate s0a1t s0a1t pun akan berput berputar ar.. Pada Pada sambung sambungan an antara antara gate gate links links dan le>er terdap terdapat at sebua0 sebua0 eccentr eccentric ic pin untuk untuk penyet penyetelan elan gates gates se0ing se0ingga ga mereka mereka dapat menutup pada aktu bersamaan. Pada sambungan antara gates links dan operating ring terdapat sebua0 s0ear pin se0ingga apabila ada sesuatu benda ter6epit pada sala0 satu gates maka pin tersebut akan pata0 dengan demiki demikian an tidak tidak akan akan mengga menggangg nggu u gates gates dan peralat peralatan an lainny lainnya, a, pada pada s0earpin terpasang sebua0 sitc0 yang akan memberi tanda alarm ;CG S0ear Pin 8ailure< (%%S88) apabila pin tersebut pata0. 7
Turb"ne Runner.
Bunner adala0 bagian pengendali utama dari sebua0 turbin, dibaut pada u6ung baa0 dari turbine s0a1t, mempunyai sudu'sudu dari stainless steel sebanyak !4 bua0, diameter F !95 mm. *rus air yang memasuiki
51
cela0'cela0 antara icket gates inila0 yang meng0antam sudu'sudu runner se0ingga mengakibatkan dia berputar dan disebabkan cepatnya peruba0an tekanan air yang selalu meng0antamnya maka runner ini terutama sudu' sudunya mengalami kerusakan yang disebut capitasi. Selain itu 1aktor lain penyebab ?a>itasi adala0 : ' e>el sudu'sud sudu'sudu u runner runner ter0adap tail tail ater le>el. le>el. ' ecepatan ecepatan dari putaran putaran runer runer itu sendiri. sendiri. ' e0alusan e0alusan permuka permukaan an sudu'sudu sudu'sudunya. nya. ' /ead /ead yang dimil dimiliki iki turbi turbine. ne. ' Posisi Posisi bukaa bukaan n icket icket gates. gates. 7
Runner 'one.
#erupakan penutup bagian baa0 runner yang dibaut ke turbine s0a1t s0a1t itu tadi, tadi, maksud maksudnya nya adala0 adala0 untuk untuk melindu melindungi ngi bagian bagian energi energiny nyaa runner ter0adap ba0aya ca>itation dan menuntun agar arus air lancar dan 0alus masuk ke dra1t tube. 7
Dra9 Tube.
Terbuat Terbuat dari besi yang disambunglaskan dengan u6ung belakangnya stay ring, maksudnya untuk menyalurkan arus air setela0 dipakai memutar turbine runner keluar menu6u tail bay. Pada u6ung belakang dari dra1t tube diberi cela0 untuk masuknya stoplogs, stoplogs ini dimasukkan apabila ruangan dra1t tube akan dikeringkan dan 6uga dra1t tube ini mempunyai sebua0 inspection door tepat dibaa0nya runner. 7
8aer Le Le,e#.
Tail ater le>el ini dimaksudkan untuk men6aga ruangan dra1t tube selalu penu0 dengan air bertekanan renda0, dengan demikian mengurangi ter6adi ter6adiny nyaa ca>itas ca>itasii pada pada runner runner dan 6uga 6uga mengur mengurang angii ter6adi ter6adinya nya ater ater 0ammer serta getaran kasarnya putaran turbine.
3.3.
Go,ernor
52
Goernor adala0 adala0 suatu alat yang dapat mengatur putaran turbin secara otomatis otomatis pada beban yang yang berbeda berbeda beda agar putaran turbin turbin tetap pada putaran normalnya. Semakin besar beban yang ditarik dari generator, maka maka puta putara ran n dari dari gene genera rato torr akan akan sema semaki kin n lamb lambat at.. /al /al ini ini akan akan mengurangi mengurangi kestabilan sistem, karena pada generator generator sinkron sinkron besarnya besarnya 1rekue 1rekuensi nsi listrik listrik yang yang di0asil di0asilkan kan seband sebanding ing dengan dengan putaran putaran mekani mekaniss generator. *pabila putaran generator melambat akibat dari beban yang besar pada generator maka 1rekuensi listrik yang di0asilkan akan turun. Goernor yang yang biasa biasany nyaa digu diguna nakan kan di PT PT* adala0 adala0 goernor deng dengan an 6enis 6enis electro:$"raulic goernor. goernor. Ele0 Ele0 karen karenaa itu, itu, goernor ini terdiri dari dua komponen utama yaitu komponen 0idrolik dan komponen elektrik elektrik.. Isyarat Isyarat yang yang diguna digunakan kan adala0 adala0 isyarat isyarat listrik listrik,, sedang sedangkan kan aksi aksi penggerakan sudu atur menggunakan sistem 0idrolik. Dengan demikian, dibutu dibutu0ka 0kan n kon>er kon>erter ter yang yang disebu disebutt dengan dengan electro:$"raulic conerter (-C/ ?on>erter). arena arena 1ungsi 1ungsi dari goernor adala0 untuk men6aga agar putaran tetap tetap pada pada beba beban n yang yang beru beruba ba0' 0'ub uba0 a0,, maka maka sistem sistem yang ada ada pada pada goernor elektrik elektrik minimal memiliki komponen'komponen berikut: .
7nit peng0itung selisi0 1rekuensi 8rekue 8rekuensi nsi dari dari generat generator or didetek dideteksi si menggu menggunak nakan an keluara keluaran n dari dari pro+imity sitc0 yang dikopel seporos dengan generator. 8rekuensi yang tela0 dideteksi dibandingkan dengan nilai set pada 're;uenc$ setter . 7nit ini biasany biasanyaa dibuat dibuat rangka rangkap p dua untuk untuk menamb menamba0 a0 ke0and ke0andalan alan sistem sistem se0i se0ing ngga ga dapa dapatt bero berope pera rasi si secara secara teru terus'm s'mene eneru russ dan dan mence mencega ga0 0 dari dari kesal kesala0 a0an an pend pendet etek eksia sian n yang yang diak diakib ibat atka kan n ole0 ole0 geta getara ran n dari dari poro poross generator.
!.
7nit pengatur 1rekuensi
53
7nit
pengendali ali
1rekuensi ensi atau 're;uenc$
regulating
unit
meng0asilkan nilai set yang diperlukan untuk pembukaan icket gate secara maksimal yang diperole0 dari unit pendeteksi selisi0 1rekuensi dengan menggunakan kontroler P'I'D dengan stabilitas yang baik serta respon respon yang yang cepat. cepat. 7ntuk 7ntuk memper memperole ole0 0 sistem sistem kontro kontroll yang yang optima optimal, l, konstan konstanta ta dari dari kontro kontroler ler P'I'D P'I'D dibuat dibuat otomat otomatis is sesuai sesuai dengan dengan operasi operasi generator. %.
7nit pengaturan beban 7nit pengaturan beban atau loa" setting unit (S7) berguna untuk menent menentuka ukan n nilai nilai set beban beban yang yang selan6u selan6utny tnyaa diteru diteruska skan n melalau melalauii #< on onert erter er seba sebaga gaii aksi aksi pemb pembuk ukaa aan n &icket &icket gate gate. $esarnya $esarnya pembukaan pembukaan bergantung pada besarnya nilai set beban tersebut. Pembukaan icket gate ini dikend dikendali alikan kan dengan dengan memoni memonitor tor besarny besarnyaa selisi0 selisi0 1rekue 1rekuensi nsi aktual aktual dengan dengan 1rekuensi 1rekuensi nominal. nominal. *pabila *pabila selisi0 1rekuensi bernilai nol maka pembukaan &icket gate suda0 gate suda0 berada pada posisi yang sebenarnya.
9.
7nit pengaturan pembukaan 7nit
pengaturan ran
pembukaan
atau tau
o%en o%enin ing g
regu regula latin ting g
unit unit
dioperasikan berdasarkan keluaran dari pendeteksi pembukaan &icket gate dan unit pembatas beban. Pengendali pembukaan icket gate mempunyai karakteristik karakteristik tidak linier sebagai kompensasi kompensasi dari karakteristik karakteristik yang tidak linier dari katup pendistribusi tekanan. &. 7nit 7nit cat catu u daya daya 7nit catu daya atau %o&er atau %o&er su%%l$ unit diperlukan untuk memberi daya pada masing masing bagian dari goernor dari goernor elektrik. elektrik. ?atu daya yang biasanya digunakan dapat berupa catu daya langsung dari sumber M!9 V dc atau M& V dc. Selain itu 6uga dapat digunakan catu daya dengan meng menggu gunak nakan an kon> kon>er erte terr 44C 44C 4C 4C& &4C 4C!! !!4 4 V dc atau atau meng menggu guna naka kan n penyeara0 dari sumber 44C4C&4C!!4 44C4C&4C!!4 V ac.
54
Pada PT* arona menggunakan go>ernor tipe /itac0i, keluaran sinyal sinyal yang yang di0asil di0asilkan kan ole0 ole0 go>ern go>ernor or akan akan ter0ub ter0ubung ung ke ser>omo ser>omotor tor.. Ser>omotor ini merupakan pinston yang digerakkkan ole0 tekanan minyak dan digunakan untuk mengontrol gerak ker6a dari speeder ring, atau gate operating operating ring. Ser>omotor Ser>omotor inila0 yang merupakan merupakan peng0ubu peng0ubung ng antara sinyal yang diberikan ole0 go>ernor men6adi gerak ter0adap turbine. Sistem ker6a dari ser>omotor ini adala0 suatu alat yang ber1ungsi diguna, 6adi kalau yang satu menarik yang lainnya mendorong. #ereka itu dikontrol ole0 go>ernor untuk menggerakkan speeder ring, dan kalau /.P. input ke turbine diruba0 sebagaimana perinta0 go>ernor maka ada sebua0 umpan balik secara mekanis mekanis kembali kembali ke go>ernor untuk memberi ta0u ba0a ser>omotor tela0 bergerak seperti yang diintruksikan. Sepa Sepasan sang g Ser> Ser>ol oloc ock k dised disedia iakan kan untu untuk k kepe keperlu rluan an isola isolasi si bila bila diinginkan, sebelum memasukkan ser>olock ini 0arusla0 dipasang lebi0 da0ulu lembaran karet pelindungnya agar ser>omotor s0a1t terlindung dari goresan goresan,, karena karena s0a1t s0a1t yang yang tergo tergores res akan akan merusa merusak k packin packing g gland gland dan mengakibatkan kebocoran. Sebua0 limit sitc0 6uga terpasang disitu untuk member memberii tanda tanda di Go>. Go>.actuato actuatorr cabinet cabinet (lampu (lampu puti0) puti0) ba0a ba0a se>olo se>olock ck tela0 tela0 terpasan terpasang. g. $eriku $erikutt data data spesi1i spesi1ikas kasii dari dari ser>omo ser>omotor tor pada pada PT PT* arona seperti pada Tabel Tabel %.9: Tabe# 3./ S%esi'ikasi Seromotor
' ?ylin ?ylinder der diame diameter ter : 9&4mm 9&4mm.. ' Stroke Aormal #a #a+ ' Eperating Press
3./ Generaor
: !94.5mm. : !"mm. :
#a #a+
: %4 kgCcm!.
#in. #in. yang yang dii@ dii@in inka kan n
: 3 3 kgC kgCcm cm!.
' Volume Aormal
: 5%.! liter.
' ?losing Time
: & detik.
' /ydro /ydro Test est Press. Press.
: & kgCcm kgCcm!.
55
Generator adala0 suatu perangkat yang ber1ungsi untuk menguba0 energi mekani mekanik k dalam dalam bentuk bentuk putara putaran n poros poros men6ad men6adii energ energii listrik listrik.. Generat Generator or yang yang biasanya digunakan dalam unit pembangkit adala0 generator sinkron. Generator akan akan
memba embang ngki kitk tkan an
tega tegang ngan an
bola bolak' k'ba bali lik k
berd berdas asar arka kan n
prin prinsi sip p
dasa dasar r
elektromagnetik. umparan medan berada pada rotor (bagian yang berputar pada generator) sedangkan kumparan 6angkar yang membangkitkan tegangan bolak' balik berada pada stator (bagian yang diam dari generator). 3./.1 Pr"ns"( Generaor
*pabil *pabilaa medan medan magnet magnet dari dari rotor rotor yang yang berput berputar ar meng0a meng0asilk silkan an tegangan bolak'balik pada kumparan stator. arena pada stator dipasang tiga bua0 kumparan yang masing'masing sumbu kumparan ditempatkan ber6arak !4o maka akan meng0asilkan GG (gaya gerak listrik) bolak' balik tiga 1asa. #edan magnet pada rotor dibangkitkan dengan mengalirkan arus seara0 (dc) pada kumparan rotor. /al ini bertu6uan untuk mendapatkan kutub magnet yang tetap dan besarnya medan magnet tersebut dapat diatur. Pengaturan besarnya medan magnet dapat direalisasikan dengan mengatur arus dan tegangan dc dari yang dialirkan ke rotor. 3./.! Konsru%s" Generaor
Secar Secaraa umum umum gene generat rator or terdi terdiri ri atas atas dua dua bagi bagian an utam utama, a, kedu keduaa bagian tersebut adala0: '
$agian stationar$ (diam) disebut stator.
'
$agian rotar$ (berputar) rotar$ (berputar) disebut rotor.
Stator dari generator pada umumnya terdiri atas tiga bagian, yaitu: '
Bangka stator ( stator stator 'rame). 'rame).
'
Inti stator ( stator stator core). core).
56
'
umparan stator ( stator stator &in"ing ). ).
Botor dari generator terdiri atas dua bagian, yaitu: '
Inti rotor
'
umparan rotor
3./.3 S"sem Proe%s" Generaor
Belay proteksi utama seperti Gambar %.4 yang digunakan pada generator yang ada di pembangkit, antara lain adala0 :
Gambar 3.17 Penem%atan Peralatan Pengaman #lektris %a"a Generator •
Generator Aeutral Ground "9A. Belay "9A ini dipakai untuk memberikan perlindungan ter0adap
generator dengan 6alan mendeteksi dan membatasi setiap arus gangguan yang sedang mengalir didalam sambungan generator neutral ground.
•
Generator Di11rential Protection 5G. Belay Belay 5G 5G ini ini digu diguna naka kan n untu untuk k gene generat rator or'g 'gen enera erato torr ukur ukuran an
menenga0 dan besar, guna memperole0 proteksi yang sensiti1 dan cepat Skem Skemaa ini ini meng meng0a 0asi silk lkan an prot protek eksi si utam utamaa untu untuk k Gene Generat rator or dan dan sirk sirkit it
57
koleganya. Bele di0ubungkan dengan dua set ?T, satu set ?T digunakan untuk untuk netral, netral, dan satu lagi untuk untuk 1asa. Pada Pada ?T di sisi 1asa umumny umumnyaa terletak sangat dekat dengan Generator, biasanya diletakkan pada terminal Generat Generator or.. *pabil *pabilaa ?T dapat dapat di0ubu di0ubungk ngkan an pada pada masing masing'ma 'masing sing u6ung u6ung belitan bagi Generator 0ubungan Delta, maka Proteksi Di11erensial (sela (selan6 n6ut utny nyaa disi dising ngka katt PD) PD) dapa dapatt digu diguna naka kan n untu untuk k prot protek eksi si beli belita tan n Generator. Aamun 0ubungan ini tidak dapat melindungi titik sambungan atau sirkit sirkit 1asa yang yang berada berada didaera didaera0 0 protek proteksi. si. Bele di11er di11erens ensial ial 0arus 0arus memili0 imunitas yang baik untuk meng0indari operasi tidak benar pada gangguan gangguan eksternal eksternal yang mengakibatkan mengakibatkan penerunan penerunan tegangan, tegangan, yang akan kembali normal setela0 gangguan dibebaskan. /al ini akan menyebabkan suatu ;aliran masuk kembali<. /al ini tidak ter6adi pada unit'unit yang dimaksudkan untuk mengenergi@e Trans1ormator dan atau sistem energi pada tegangan penu0 (black start). •
Voltage Bestraint E>ercurrent &V. Bele ini dapat di0ubungkan pada ?T yang ter0ubung ke Aetral atau
Generat Generator or.. 8ungsi 8ungsi dari dari tegang tegangan an adala0 adala0 untuk untuk men6aga men6aga atau cakupa cakupan n operasi arus lebi0 sampai tegangan Generator menurun menurun akibat gangguan. Eperasi normal adala0 disekitar lutut kur>a saturasi besi Generator. adi reaktansi sinkron menentukan beban. H d
(sat)
men6adi lebi0 renda0 dari
gangguan yang berta0an , yaitu H d(non sat), dengan demikian arus gangguan tiga 1asa berta0an lebi0 renda0 dari arus beban maksimum. /al ini ter6adi bila regulator tidak menaikkan tegangan saat tegangan menurun akibat gangguan berta0an. Satu tipe pena0an unit arus lebi0 tidak beker6a sampai tegang tegangan an turun turun mencap mencapai ai 0arga 0arga tertent tertentu, u, umumny umumnyaa berkis berkisar ar 4 N dari dari tegangan normal. Tipe lain yaitu dengan cara meruba0 karakteristik aktu arus lebi0 dengan tegangan . Bele tidak akan merespon pada saat beban maksimum maksimum bila tegangan tegangan normal, tetapi akan beroperasi pada arus renda0 bila mana gangguan mengakibatkan tegangan te gangan turun. Pada umumnya , rele 6enis ini (&V) digunakan pada sala0 satu sa tu dari ketiga 1asa 1as a untuk cadangan
58
gangguan tiga 1asa dengan rele urutan negati1 (9") untuk gangguan tidak simetri. •
E>er -+citation &3 G Belay Belay &3G ini diguna digunakan kan untuk untuk meng0i meng0inda ndari ri 0ilang 0ilangnya nya medan medan
penguat pada rotor akan mengakibatkan generator ke0ilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya se0ingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reakti1 yang diambil dari sistem ini akan dapat dapat melebi melebi0i 0i rating rating generat generator or se0ing se0ingga ga menimb menimbulk ulkan an o>erlo o>erload ad pada pada belitan stator dan menimbulkan o>er0eat yang menimbulkan penurunan tegang tegangan an genera generator tor.. /ilang /ilangnya nya medan medan pengua penguatt rotor rotor dapat dapat didete dideteksi ksi deng dengan an kump kumpara aran n yang yang dipa dipasa sang ng paral paralel el deng dengan an main main e+cit e+citer er dan dan kumparan rotor generator. Belay ini adala0 sebua0 >oltC0ert@ relay dengan sebua0 time relay yang diatur. $ila ter6adi e+citation naik diatas biasanya biasanya maka unit akan trip 6ika time delay mencapai aktu yang di tentukan. $eke $eker6 r6an any ya rela relay y &3G &3G ini ini akan akan meng mengen ener ergi gi@e @erk rkan an ""- dan dan alar alarm m OGenerator E>ere+citation akan berbunyi.
•
Aegati>e P0ase SeKuence 9". Belay 9" ini *rus urutan negati1 dalam sebua0 Generator melintasi
cela0 cela0 udar udaraa dan dan munc muncul ul pada pada roto rotorr atau atau meda medan n seba sebaga gaii arus arus deng dengan an 1rekuensi ganda . *rus *rus ini cenderung mengalir dipermukaan dipermukaan struktur rotor, 6epitan non magnetik, dan areal lain yang memiliki impedansi renda0. #eng #engak akib ibat atka kan n pana panass lebi lebi0 0 dan dan pada pada ak0i ak0irny rnyaa melel melele0 e0ka kan n 6epita 6epitan n se0ingga masuk ke cela0 udara, mengakibatkan kerusakan. Standar *ASI mensyaratkan mensyaratkan batasan yang diekspresikan diekspresikan sebagai I!!t F , dimana I ! adala0 integrasi arus urutan negati1 yang mengalir dalam aktu t detik. adala0 suatu konstanta yang besarnya tergantung pada desain mesin yang bersangkutan. Tipikal 0arga untuk kondensor sinkron dan turbin Generator tua berkisar antara 94 sampai &4, tetapi untuk Generator besar 0arga berkisar & sampai 4. Generator 0arus beroperasi berdasarkan
59
batasan spesi1ik dan bila batasan melebi0i !44N akan mengakibatkan kerusa kerusakan kan , dan inspek inspeksi si menyelu menyeluru0 ru0 direko direkomen mendas dasikan ikan . $ila $ila diatas diatas !44N kemungkinan kerusakan dapat di0arapkan. Bele arus lebi0'aktu terbalik beroperasi berdasarkan arus urutan negati1 danbila dimungkinkan dengan dengan satu pengaturan pengaturan karakteristik karakteristik aktu aktu ter0adap ter0adap I!!t F , 0al ini direkomendasikan untuk semua Generator seperti rele (9"). Bele rele tersebut tersebut diatur untuk untuk beroperasi beroperasi sebelum sebelum batas 0arga 0arga mesin tersebut tersebut dicapai. dicapai. Selain itu itu terdapat terdapat pula tamba0an tamba0an untuk untuk le>el I! renda0, yang beroperasi tipikali sekitar 4,4% sampai 4,! Pu I ! guna mengakti1kan alarm ketida ketidakse kseimb imbang angan an berlan berlan6ut 6ut.. Pada Pada dasarn dasarnya, ya, protek proteksi si ini merupa merupakan kan cadangan cadangan utama untuk untuk gangguan gangguan sistem yang tidak tidak dibebaskan, dibebaskan, tetapi 6uga cadangan proteksi untuk unit Generator dan peralatan peral atan pendukungnya ter0adap gangguan tidak simetri dan kondisi. •
Be>erse Poer %!G. Belay %!G ini dipakai dipakai untuk untuk mendeteksi mendeteksi aliran daya balik akti1
yang yang masuk masuk pada pada generat generator or.. $eruba $eruba0ny 0nyaa aliran aliran daya daya akti1 akti1 pada pada ara0 generat generator or akan akan membua membuatt generat generator or men6adi men6adi motor motor,, dikena dikenall sebagai sebagai peristia motoring. Pengaru0 ini disebabkan ole0 pengaru0 renda0nya input daya dari %rime dari %rime moer . $ila daya input ini tidak dapat mengatasi rugi'rugi rugi'rugi daya yang ada maka kekurangan kekurangan daya dapat diperole0 diperole0 dengan menyerap daya akti1 dari 6aringan. Selama penguatan masi0 ada maka aliran daya akti1 generator sama 0alnya dengan saat generator beker6a sebagai motor, se0ingga daya akti1 masuk ke generator dan daya reakti1 dapat masuk atau keluar dari generator.Peristia motoring ini ini dapat 6uga meni menimb mbul ulka kan n keru kerusak sakan an lebi lebi0 0 para para0 0 pada pada turbi turbin n keti ketika ka aliran aliran uap uap ber0enti. Temperatur Temperatur sudu'sudu akan naik akibat rugi gesekan turbin dengan udara. 7ntuk itu di dalam turbin gas dan uap dilengkapi sensor aliran dan temperatur yang dapat memberikan pesan pada rele untuk trip. *kan tetapi pada generator 6uga dipasng rele daya balik yang ber1ungsi sebagai cadangan bila pengaman di turbin gagal beker6a.
60
8ield Ground "98.
•
Deteksi gangguan tana0 pada eksiter dan medan sangat penting dan umumnya merupakan bagian dari yang diberikan ole0 pabrik, bukan ditata ole0 pengguna. Aamun bila peralatan ini tidak diberikan, atau dibutu0kan tamba0an sistem pengaman, rele proteksi sebagai pengaman dapat dapat dipaka dipakai. i. 7ntuk 7ntuk unit'u unit'unit nit dengan dengan sikat, sikat, rele ("9) ("9) dengan dengan sikuit sikuit pembagi tegangan dapat di0ubungkan melalui medan dan eksiter dengan rele sensiti>e tipe D? ter0ubung antara 6aringan 6embatan dan tana0. *pabila ter6adi gangguan tana0 pada medan dan eksiter, maka pada rele akan merasakan tegangan yang dapat menyebabkan operasi rele tersebut. 7ntuk meng0indari tidak beroperasinya rele pada gangguan tana0 dititik nol, sala0 satu cabang 6aringan mengandung resistor non linear yang akan akan meru meruba ba0 0 titi titik k buta buta ini ini deng dengan an >aria >ariasi si tega tegang ngan an dari dari meda medan. n. Generator dengan eksiter tanpa sikat dilengkapi dengan suatu peralatan pengganti sikat pada slip ring untuk mengukur tingkat isolasi medan secara periodik. Isolasi medan eksiter diperiksa secara berkalaCkontinyu. eadaan yang tidak normal akan mengakti1kan alarm se0ingga operator bisa melakukan tindakan, tetapi dapat pula digunakan untuk perinta0 tripping. •
oss E1 -+citation 94. Bele 6arak (94) (94) melingkup melingkupii areal ini memberikan memberikan suatu 1ungsi 1ungsi
pendeteksi yang baik untuk keadaan tersebut. $eberapa mode setting yang mungkin, mungkin, antara antara lain: 7ntuk keadaan ke0ilangan ke0ilangan penguatan penguatan total. Bele Bele akan bero beroper perasi asi bilam bilamana ana >ekto >ektorr
impeda impedansi nsi
berger bergerak ak menu6u menu6u
lingka lingkaran ran.. a aktu ktu operasi operasi antara antara 4,! sampai sampai 4,% detik detik untuk untuk dapat dapat meng0e meng0enti ntikan kan Generat Generator or secara secara penu0. penu0. 7ntuk 7ntuk mendete mendeteksi ksi pengua penguatan tan renda0 renda0,, ke0ilan ke0ilangan gan sebagi sebagian an atau ke0ilan ke0ilangan gan total, total, garis garis tangan tangan diset diset tersedia didalam setting batasan eksitasi minimum, tetapi diluar kur>a batas stabilitas dan kemampuan Generator.
61
•
Voltage $alance "4G. Belay "4G ini digunakan untuk mencega0 beker6anya beker6anya protection protection
relay relayss (&V (&V Q 94) 94) ment mentri ripk pkan an unit unit pada pada saat saat ter6a ter6adi di putu putusn snya ya 1use 1use potensial trans1ormer unit. 3.0 S"sem S"sem E%s"as" E%s"as" Generaor Generaor
Sistem eksitasi adala0 sumber listrik D? sebagai penguatan pada generator listrik. Dengan kata lain sistem eksitasi ini ber1ungsi sebagai pembangkit medan magnet, magnet, se0ingga se0ingga suatu generator dapat meng0asilka meng0asilkan n energi energi listrik dengan nilai GG (gaya (gaya gerak gerak listrik listrik)) yang yang bergan bergantun tung g pada pada besar besar arus arus eksita eksitasiny sinya. a. Saat Saat generat generator or di0ubu di0ubung ngkan kan dengan dengan beban beban akan akan menye menyebab babkan kan tegang tegangan an keluara keluaran n generator akan turun, 0al itu ter6adi karena medan magnet yang di0asilkan dari arus penguat (arus eksitasi) relati1 konstan. *gar tegangan generator konstan, maka 0arus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan kenaikan beban. *lat yang ber1ungsi sebagai penyedia dan pengatur sistem eksitasi disebut dengan eksiter (e-citer (e-citer ). ). Sistem ini merupakan sistem yang sangat penting dalam proses pembangkitan listrik. Sistem eksitasi mempengaru0i beban yang mampu ditar ditarik ik ole0 ole0 gene generat rator or se0i se0ing ngga ga tega tegang ngan an pemb pemban angk gkita itan n tida tidak k meng mengala alami mi penurunan atau "roo% oltage. oltage. Sistem eksitasi pada generator listrik dibedakan men6adi dua macam, yaitu: '
Sist Sistem em eks eksit itas asii deng dengan an men mengg ggun unak akan an sik sikat at (brus (brus e-citation). e-citation).
'
Sist Sistem em eksi eksita tasi si tanp tanpaa sik sikat at (brusless e-citation). e-citation).
3.0. 3.0.1 1
S"s "sem E%s E%s" "a as" Gener neraor aor -en&a en&an n S"% S"%a a
Pada Pada siste sistem m eksit eksitasi asi deng dengan an meng menggu guna naka kan n sikat sikat sepert sepertii pada pada Gambar %., sumber energi listrik yang digunakan dapat berasal dari generator arus seara0 (D?) atau generator arus bolak'balik (*?) yang diseara0kan diseara0kan dengan menggunakan menggunakan penyeara0 atau recti'ier . Pada bagian
62
penyeara0, arus bolak balik diuba0 men6adi arus seara0 untuk mengontrol kumparan medan eksiter utama (main ( main e-citer ). ). 7ntu 7ntuk k meng mengal alir irka kan n arus arus eksi eksita tasi si dari dari main main e-citer e-citer ke rotor rotor generat generator or diguna digunakan kan cincin cincin geser geser ( sli% ring ) dan sikat arang (carbon (carbon brus), brus), demikian demikian 6uga penyalu penyaluran ran arus yang yang berasal berasal dari %ilot e-citer ke main e-citer .
Gambar 3.11 sistem eksitasi "engan menggunakan sikat
Pengat Pengatura uran n tegang tegangan an pada pada generat generator or utama utama dilaku dilakukan kan dengan dengan mengatur besarnya arus eksitasi (arus penguatan) dengan cara mengatur potensiometer atau ta0anan asut. as ut. Potensiometer ini mengatur arus eksitasi eksi tasi generator pertama dan generator penguat kedua meng0asilkan arus eksitasi generator utama. Dengan cara ini arus eksitasi yang diatur tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus generator penguat kedua) se0ingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu besar. P#T arus eksitas eksitasii generat generator or utama utama dileng dilengkap kapii ta0ana ta0anan n yang yang menamp menampung ung energi energi medan medan magnet magnet generat generator or utama utama karena karena 6ika 6ika dilaku dilakukan kan pemutu pemutusan san arus arus eksitasi generator utama 0arus dibuang ke dalam ta0anan. Sekaran Sekarang g banyak banyak generat generator or arus arus bolak bolak 'balik 'balik yang yang dileng dilengkap kapii penyeara0 untuk meng0asilkan arus a rus seara0 yang dapat digunakan sebagai penguatan generator utama se0ingga penyaluran arus seara0 bagi penguatan generator
utama,
ole0 generator
penguat kedua tidak
meme memerl rluk ukan an sli% ring karena karena penye penyeara0 ara0 ikut ikut berput berputar ar bersama bersama poros poros generat generator or.. Sli% li% ring ring digunakan digunakan untuk menyalurkan menyalurkan arus dari generator generator
63
penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua. Ailai arus eksitasi kecil se0ingga penggunaan sli% penggunaan sli% ring tidak menimbulkan masala0. Pengat Pengatura uran n besarny besarnyaa arus arus eksita eksitasi si generat generator or utama utama dilaku dilakukan kan dengan pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan konstan.. Pengat Pengatura uran n teganga tegangan n otomat otomatis is ini pada pada aalny aalnyaa berdas berdasark arkan an prinsip mekanis, tetapi sekarang suda0 men6adi elektronik menggunakan !utomatic 9o 9oltage /egulator (*VB).
3.0. 3.0.! !
S"s S"sem em E% E%s" s"a as" s" Ge Gene nera rao orr an( an(a a S"%a S"%a
Perkem Perkemban bangan gan sistem sistem eksitas eksitasii pada pada generat generator or sinkron sinkron dengan dengan sistem eksitasi tanpa sikat seperti pada Gambar %.!, karena sikat dapat menimbulka menimbulkan n loncatan loncatan api pada putaran tinggi. tinggi. 7ntuk meng0ilangkan meng0ilangkan sikat digunakan dioda berputar yang dipasang pada 6angkar. Penggunaan sikat atau sli% atau sli% ring untuk menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator mempunyai kelema0an karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relati1 kecil. 7ntuk mengatasi keterbatasan sikat arang, arang, diguna digunakan kan sistem sistem eksitas eksitasii tanpa tanpa menggu menggunak nakan an sikat sikat ( brusless e-citation). e-citation).
Gambar 3.12 Skema Sistem #ksitasi Tan%a Tan%a Sikat (Brusless #-citation) Generat Generator or pengua penguatt pertam pertamaa disebu disebutt %ilot e-citer dan generator generator penguat kedua disebut main e-citer (penguat (penguat utama). utama). Main Main e-citer adala0 gene genera rato torr
arus arus
bola bolak' k'ba bali lik k
deng dengan an
kutu kutub b
pada pada
stat stator orny nya. a.
Boto Botor r
meng0asilkan arus bolak'balik diseara0kan dengan dioda yang berputar
64
pada poros main e-citer (satu poros dengan generator utama). *rus seara0 yang di0asilkan ole0 dioda berputar men6adi arus eksitasi generator utama. Pilot e-citer pada generator arus bolak'balik dengan rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator. Tegangan bolak'balik diseara0kan ole0 penyeara0 dioda dan meng0asilkan arus seara0 yang dialirkan ke kutub'kutub magnet yang ada pada stator main e-citer . $esar arus seara0 yang mengalir ke kutub main e-citer diatur ole0 pengatur tegangan otomatis ( !utomatic 9oltage /egulator atau *VB). $esarnya arus eksitasi berpengaru0 pada besarnya arus yang di0asilkan main main e-citer e-citer , maka aka besa besarn rny ya arus arus main main e-cit e-citer er 6uga mempengaru0i besarnya tegangan yang di0asilkan ole0 generator utama. Pada
sistem stem
-ksit sitasi
tanpa
sikat
seperti
Gamb ambar
%.!,
permasala0an timbul 6ika ter6adi 0ubung singkat atau gangguan 0ubung tana0 di rotor dan 6ika ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, 0al ini 0arus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar dapat menimb menimbulk ulkan an distor distorsi si medan medan magnet magnet pada pada generat generator or utama utama dan dapat dapat menimbulkan >ibrasi (getaran) berlebi0an pada unit pembangkit. Pada Pada PT PT* arona arona menggu menggunak nakan an sistem sistem eksita eksitasi si dengan dengan sikat sikat deng dengan an meng menggu guna naka kan n gene generat rator or tipe tipe 7mbre 7mbrella lla,, beri beriku kutt spesi spesi1ik 1ikasi asi generator pada PT* arona seperti dalam Tabel %.&: Tabe# Tabe# 3.0 S%esi'ikasi Generator arona
3. Trans9ormaor
65
Trans1ormator merupakan suatu alat listrik yang menguba0 tegangan arus bolak'balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip'prinsip induksi'elektromagnet. Trans1ormator terdiri atas sebua sebua0 0 inti inti,, yang yang terb terbuat uat dari dari besi besi berl berlap apis is dan dan dua dua bua0 bua0 kump kumpara aran, n, yait yaitu u kumpara kumparan n primer primer dan kumpar kumparan an sekund sekunder er.. Penggu Penggunaa naan n trans1or trans1ormat mator or yang yang seder0 seder0ana ana dan 0andal 0andal memung memungkin kinkan kan dipili dipili0ny 0nyaa tegang tegangan an yang yang sesuai sesuai dan ekonomis untuk tiap'tiap keperluan serta merupakan sala0 satu sebab penting ba0a arus bolak'balik sangat banyak dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran energi listrik. Prinsip Prinsip ker6a trans1ormator trans1ormator adala0 berdasarkan berdasarkan 0ukum 0ukum *mpere dan 0ukum 0ukum 8araday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. ika pada sala0 satu kumparan pada trans1ormator diberi arus bolak'balik maka 6umla0 garis gaya magnet beruba0'uba0. *kibatnya *kibatnya pada sisi primer ter6adi induksi. Sisi se kunder menerima garis gaya magnet dari sisi primer yang 6umla0nya beruba0'uba0 pula. #aka di sisi sekund sekunder er 6uga 6uga timbul timbul induk induksi, si, akibat akibatnya nya antara antara dua u6ung u6ung terdapat terdapat beda beda tegangan. Trans1ormator merupakan komponen yang sangat penting peranannya dalam sist sistem em
keen keener erg gilis ilistr trik ikan an..
Trans rans1o 1orm rmat ator or
adal adala0 a0
suat suatu u
pera perala lata tan n
list listri rik k
elektromagnetis statis yang ber1ungsi untuk meminda0kan dan menguba0 daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya, dengan 1rekuensi yang yang sama sama dan perban perbandin dingan gan trans1or trans1ormas masii tertent tertentu u melalu melaluii suatu suatu ganden gandengan gan magnet dan beker6a prinsip ker6a induksi elektromagnetis dimana perbandingan tega tegang ngan an anta antara ra sisi sisi prim primer er dan dan sisi sisi seku sekund nder er berb berban andi ding ng luru luruss deng dengan an perbandingan 6umla0 lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya seperti dalam Gambar %.%.
66
Gambar 3.13 Trans'ormasi Trans'ormasi #nergi
Pada prinsipnya trans1ormator tiga 1asa sama dengan trans1ormator satu 1asa. Perbedaannya adala0 seperti perbedaan listrik satu 1asa dengan listrik tiga 1asa yaitu dengan mengenal sistem bintang (R) dan sistem delta () serta sistem @ig @ag. Trans1ormator tiga 1asa ini dikembangkan dengan alasan ekonomis. 7ntuk menganalisa tra1o daya % 1asa dilakukan dengan memandang trans1ormator % 1asa sebagai tra1o 1asa. /anya untuk 0asil ak0ir biasanya parameter tertentu (arus, tegangan, tegangan, daya) trans1ormator trans1ormator tiga 1asa dikaitkan dikaitkan dengan nilai % (seperti pada persamaan listrik arus bolak balik). Gambar di baa0 ini adala0 pemodelan tra1o % 1asa yang di0ubungkan di0ubungkan bintang R dan delta . .
3..1 Kom(onen Uama Trans9ormaor
Seca Secara ra
umum umum sebu sebua0 a0 tran trans1 s1or orma mato torr
tiga tiga
1asa 1asa
memp mempun uny yai
konstru konstruksi ksi 0ampir 0ampir sama, sama, yang yang membed membedaka akanny nnyaa adala0 adala0 alat bantu bantu dan sist sistem em
peng pengam aman anny nya, a,
terg tergan antu tung ng
pada pada
leta letak k
pema pemasa sang ngan an,,
sist sistem em
pendinginan, pengoperasian, 1ungsi dan pemakaiannya. $agian utama, alat bantu, dan sistem pengaman yang ada pada sebua0 trans1ormator daya seperti pada Gambar %.9 dan Gambar %.& :
67
Gambar 3.1* Bagian Dalam Trans'ormator Trans'ormator
Gambar 3.1 Bagian uar Trans'ormator Trans'ormator +onstruksi Trans'ormator Trans'ormator Tiga Tiga 0asa
Trans1ormator yang terpasang pada PT* PT* arona arona adala0 6enis tra1o step up yang menaikan tegangan dari kVC&4kV, kVC&4kV, penaikkan tegangan ini berguna untuk mengurangi losses yang ter6adi selama proses transmisi. $erikut spesi1ikasi data trans1ormator PT PT* arona seperti Gambar %.":
68
Gambar 3.1= S%esi'ikasi Trans'ormator Trans'ormator arona 3..! 3..!
S"se S"sem m Pro Proe%s e%s"" Tr Trans9or ans9orma maor or
Pada ada
sist sistem em
pro protek teksi
yang ang
digu igunak nakan
di
PT*
aro arona
menggunakan standar dan data dari *ASI (*merican Aational Standards Institute). 7
Trans Tr ans9or 9ormer mer Neur Neura# a# O,er$ O,er$urr urren en 101 101N. N.
Belay Belay &A &A ini diguna digunakan kan untuk untuk back back up protec protection tion ter0ad ter0adap ap adanya 1ault dari single line ke tana0, tetapi normalnya 1ault seperti ini 0arus suda0 dideteksi dideteksi ole0 line @one proteksi. adi relay &A ini beker6a apabi apabila la line line @one @one prot protect ectio ion n tida tidak k beke beker6 r6aa sedan sedangk gkan an suda suda0 0 ter6ad ter6adii
69
putusnya kabel transsmission line atau ada sesuatu benda yang menyebabkan ter6adinya kabel line ter0ubungkan ter 0ubungkan ketana0. 7
Bu$5 Bu $5o# o#:: Re#a Re#ay y 13;P 3;P..
Belay "%8P digunakan untuk melindungi trans1ormer dari lo oil le>el, goncangan minyak dan ter0impunnya gas didalam tanki.Belay ini terle terletak tak dida didalam lam pipa pipa peng peng0u 0ubu bung ng antar antaraa tanki tanki tran trans1o s1orm rmer er deng dengan an conser>ator. onstruksi relay ini terdiri dari dua pelampung dan sebuag cuping cuping (8lap) (8lap),, ketiga' ketiga'tig tigany anyaa di0ubu di0ubungk ngkan an secara secara magnet magnetik ik kesebu kesebua0 a0 sitc0 se0ingga dengan sedemikian rupa mereka dapat memberi alarm atau mengetripkan unit tergantung keadaannya. 7
Trans Tr ans9or 9ormer mer O,er O,er Tem(era m(eraur uree 1/<. 1/<.
Belay Belay 93 ini dipaka dipakaii untuk untuk melind melindung ungii baik baik minyak minyak maupun maupun inding trans1ormer ter0adap o>er temperature. Pada setiap p0ase terdapat alat 0ot spot detectorCalat pendeteksi panas, dan sebua0 alat pendeteksi panas minyak terletak disebela0 atas bagian dalamn dari trans1ormer. 7
P5as P5asee To To Gro Groun un- D"99 D"99er eren en" "a# a# 12 12TN TN..
Belay 5TA ini dipakai untuk melindungi trans1ormer ter0adap 1ault ke ground didalam indingnya, apabila tidak ada relay 5TA ini maka seandainya ter6adi 1ault ke ground didalam inding tidak akan dapat terdeteksi ole0 proteksi'proteksi yang lainnya se0ingga inding tersebut rusak. 7
O,er O,era# a### D"99 D"99er ereen"a n"a## 12T 12TG. G.
Belay 5TG ini dipakai untuk melindungi baik generator maupun trans1ormer. uas 6angkauan daera0 yang dilindunginya adala0 mulaidari start start point pointnya nya generat generator or sampai sampai ke outpu outputt /.T. /.T.$us0in $us0ing g trans1or trans1ormer mer.. $eker6anya relay ini akan mengetripkan unit >ia "T.
3.2 Switchyard 3.2 Switchyard
Poer yang dibangkitkan ole0 0ydro generator dengan tegangan sebesar V yang yang kemu kemudi dian an dinai dinaikk kkan an men6 men6ad adii &4 &4V V melal melalui ui main main trans trans1o 1orm rmer er,, kemudian disalurkan melalui saluran transmisi menu6u ke S&itc$ar" .
70
S&itc$ar" adala0 adala0 tempat k0usus yang disediakan untuk keluar masuknya poer bertegangan tinggi tanpa memba0ayakan dan diba0ayakan ole0 sesuatu, karena dibangunnya 1asilitas'1asilitas penun6angnya.
3.2.1
'
Kom(onen Switchyard
" V S&itc$ar" Disconnet Disconnet Sitc0es. Disco iscon nnect nect
Sit Sitc0 c0
guna gunany nyaa
adal adala0 a0
untu ntuk
memut emutu us
dan
meng meng0u 0ubu bung ngkan kan arus arus list listrik rik dalam dalam kepe keperlu rluan an'k 'kep eperl erlua uan n sitc sitc0i 0ing ng,, bypassing dan bus trans1ering didalam sebua0 S&itc$ar" bertegangan ting tinggi gi.. Disc Discon onnec nectt sit sitc0 c0 ini ini dira diranca ncang ng sede sedemi miki kian an rupa rupa agar agar aman aman dioperasikan dioperasikan baik bagi manusia maupun peralatan peralatan itu sendiri. *da empat macam model " V disconnect sitc0 yang terpasang di amingko S&itc$ar" ole0 ole0 /.. Porter ?ompany Inco. yaitu : •
7nit, Tie, $us Q ine Disconnect Sitc0.
•
7nit $us Select Disconnect Sitc0.
•
7nit $ypass Disconnect Sitc0.
•
ine Disconnect Sitc0. *rc0in *rc0ing g /orns /orns terpasan terpasang g pada pada setiap setiap disconn disconnect ect yang yang gunany gunanyaa
agar permukaan main contact disconnect tidak rusak ole0 adanya busur api pada saat dibuka dan ditutup. adi arc0ing 0orn inila0 yang menerima loncatan'loncatan busur api pada aktu disconnect sitc0 dioperasikan, dan arc0ing 0orn ini muda0 dan mura0 diganti. 3. 3. Sa#u Sa#ura ran nT Trransm ansm"s "s""
Poer Poer suplai yang yang dibang dibangkit kitkan kan dari Generato Generatorr sebesar sebesar
V V yang
kemudian dinaikkan malalui Trans1ormer Trans1ormer (TH) step up men6adi &4 V, V, se0ingga arus men6adi lebi0 kecil. /al tersebut diatas dapat dili0at dari rumus P F - + I. adi Poer yang di0asilkan tetap (P) maka akibat dengan naiknya tegangan (-) menyebabkan turunnya (I). Transmission ines dari /ydro ke Plant Site adala0 sepan6ang !4.! m yang terdiri dari dua sirkuit pada tiap toer. Total toer
71
transmisi daril arona ke Plant Site &5 toer dikenal dengan nama ine dan ine !. *dapun sistem proteksi yang digunakan pada saluran transmisi sebagai berikut : '
Trans ransmi miss ssio ion n ine iness Prot Protec ecti tion on.. ine Protection itu merupakan Distance Protection yang typenya
e E>er'reac0 Trans1er Trip<, 7ntuk semau itu maka ada sebua0 primary dan back up trip Protection yang akan dapat mendeteksi setiap 1ault 1ault karena karena p0ase p0ase atau p0ase ke ground ground dari transm transmissi ission on lines. lines. Dan apabila distance protection relay ini beker6a maka relay breaker 1ailure protectionpun akan disiapkan. Se0ingga bila benar ter6adi 1ault yang memang tidak mengi@inkan adanya poer meleatiya (misalnya putusnya kabel line) maka dengan closenya breaker line yang bersangkutan akan mengakibatk mengakibatkan an semua breaker yang inser>ice akan trip kembali se0ingga se0ingga tidak sampai merusak peralatan, baru setela0 line yang 1ault itu diisolasi maka poer system dapat normal kembali.
'
Lone Pr Protection. Belay Lone Protection adala0 relay impedance yang dapat diatur
untuk untuk melind melindung ungii sebagi sebagian an 6arak 6arak bentan bentangan gan transmi transmissio ssion n lines lines yaitu yaitu dengan mengatur persentase impedance respone ke persentase impedance dari 6arak sepan6ang line. /al ini menyebabkan Lone I protection akan mencu mencuku kupi pi 6arak 6arak benta bentang ngan an sepan sepan6an 6ang g 4 N dan dan Lone Lone ! prot protect ectio ion n sepa sepan6 n6an ang g &4 &4 N. #asi #asing ng'm 'mas asin ing g baik baik /ydr /ydro o maup maupun un T0er T0erma mall mempunyai mempunyai distance relay Lone I dan Lone ! sendiri'sendiri. sendiri'sendiri. $eker6anya $eker6anya Lone Lone I atau Lone ! protect protection ion akan mengetr mengetripk ipkan an line line breake breakerr yang yang bersangkutan, dan kalau kedua line breaker di /ydro ataupun at aupun di T0ermal tersebut trip maka 0ilangnya load dalam 6umla0 besar dan tiba'tiba itu menyebabkan unit breaker akan 6uga trip karena & N 4 Speed de>ice beker6a.
