Laporan Kerja Praktek Proteksi Generator

PERAWATAN SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR 11 kV DI PT. POSO ENERGY PLTA POSO 2 (3 x 65 MW)

LAPORAN KERJA PRAKTEK

Diajukan sebagai syarat menyelesaikan mata kuliah kerja praktek

Disusun oleh: AMBO ASSE F 441 10 013

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TADULAKO PALU 2014

HALAMAN PENGESAHAN


Nama Mahasiswa No. Stambuk Program Studi Jurusan Fakultas Perguruan Tinggi

: AMBO ASSE : F 441 10 013 : S1 Teknik Elektro : Teknik Elektro : Teknik : Universitas Tadulako

Menyetujui, Ketua Program Studi S1 Teknik Elektro,

Dosen Pembimbing Kerja Praktek

Yuli Asmi Rahman ST M.Eng Nip. 19810702 200501 2001

Baso Mukhlis, ST.,MT. Nip. 19670515 199702 1 001

Mengetahui : Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Ir. Tadjuddin Hamdhany, MT. NIP. 19530114 198703 1001

ii

HALAMAN PENGESAHAN



: AMBO ASSE : F 441 10 013 : S1 Teknik Elektro : Teknik Elektro : Teknik : Universitas Tadulako

Menyetujui, Ketua Program Studi S1 Teknik Elektro,

Dosen Pembimbing Kerja Praktek

Yuli Asmi Rahman ST M.Eng Nip. 19810702 200501 2001

Baso Mukhlis, ST.,MT. Nip. 19670515 199702 1 001

Mengetahui : Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Tadulako

Ir. Tadjuddin Hamdhany, MT. NIP. 19530114 198703 1001

ii

HALAMAN PERSETUJUAN



: Ambo Asse : F 441 10 013 : S1 Teknik Elektro :TeknikElektro :Teknik :UniversitasTadulako :UniversitasTadulako

Telah melaksanakan Kerja Praktek pada PT. Poso Energy sejak tanggal 17 J uni 2014 sampai tanggal 18 Agustus Agustus 2014 dan dan menyetujui laporan seperti terlampir

Menyetujui, Kepala Kantor/Manajer

Pembimbing Lapangan,

Moch. Basry Djalil Manajer Teknik dan Supporting

Astriani Indrawaty Husly Sp. Pemeliharaan Listrik

iii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas karunia dan Rahmat-Nya sehingga Laporan Kerja Praktek dengan judul PERAWATAN SISTEM PROTEKSI PADA GENERATOR 11 kV DI PT. POSO ENERGY PLTA Poso 2 (3 x 65 MW) akhirnya dapat penulis susun dan selesaikan.

Penulisan laporan Kerja Praktek ini dimaksudkan sebagai syarat menyelesaikan mata kuliah kerja praktek di Program Studi S1 Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako. Laporan kerja praktek ini dapat diselesaikan berkat bantuan dan dorongan dari berbagai pihak yang telah memberikan gagasan, bimbingan dan berbagai dukungan lainnya. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Armin Basong, M.Si, Dekan Fakultas Teknik, Universitas Tadulako. 2. Ir. Muhammad Sarjan, M.T., Wakil Dekan Bidang Akademik Fakultas Teknik, Universitas Tadulako. 3. Bapak Ir. Tadjuddin Hamdhany, M.T., Ketua Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako. 4. Yuli Asmi Rahman, ST. M.Eng., Ketua Program Studi S1 Teknik Elektro, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Tadulako. 5. Bapak Erwin Dodu ST., M.Eng, sebagai Ketua KDK Jurusan Teknik Elektro. 6. Bapak Mustaqim selaku General Manager atas kesempatan yang diberikan kepada penulis sehingga dapat melakukan Kerja Praktek (KP) di PT. Poso Energy Unit Pembangkit PLTA Poso 2.

iv

7. Bapak Baso Mukhlis ST.,MT, sebagai Dosen Pembimbing yang selama ini telah mengarahkan dan membimbing penulis sampai laporan kerja praktek ini dapat terselesaikan. 8.

Bapak Moch. Basry Djalil selaku Manager Teknik & Supporting yang juga telah memberikan banyak masukan dan berbagi pengalaman kepada penulis dalam melaksanakan KP.

9. Ibu Astriani Indrawaty Husly sebagai Pembimbing Lapangan yang telah memberikan saran-saran dan pengetahuan yang bermanfaat bagi penulis. 10. Bapak Ardi Amir ST.,MT, sebagai Dosen Wali. 11. Seluruh karyawan PT. Poso Energy, terutama dibagian Instrument dan Electric maintenance dan mechanical yang telah memberikan kesempatan bekerjasama di lapangan dengan Penulis. 12. Seluruh staf akademik dan administrasi Jurusan Teknik Elektro yang telah memberikan semangat dan bantuannya selama ini. 13. Seluruh rekan-rekan mahasiswa dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah banyak membantu baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan kerja praktek ini masih terdapat banyak kekurangan. Palu, 26 Agustus 2014 Penulis,

Ambo Asse

v

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................... iii KATA PENGANTAR .................................................................................... iv DAFTAR ISI .................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... vii DAFTAR TABEL…………………………………………………………... viii DAFTAR LAMPIRAN................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ....................................................................... 1 1.2. Tujuan dan Manfaat ............................................................... 2 1.3. Ruang Lingkup atau Batasan ................................................. 2 1.4. Sistematika Penulisan ………………………………………. 3 BAB II GAMBARAN UMUM DAN PERMASALAHAN 2.1. Gambaran Umum Perusahaan / Instansi................................ 2.2. Struktur Organisasi Perusahaan / Instansi............................. 2.3. Visi, Misi dan Motto Perusahaan ……….............................. 2.4. Permasalahan ........................................................................ 2.5. Landasan Teori ...................................................................... 2.5.1 Pengetahuan Umum Tentang PLTA ............................. 2.5.2 Klasifikasi PLTA .......................................................... 2.5.3 Bagian-bagian PLTA .................................................... 2.5.4 Gangguan yang sering terjadi pada generator ............... 2.5.5 Peralatan utama untuk sisitem proteksi generator......... 2.5.6 Peralatan untuk pemutus rangkaian…………………...

4 7 7 8 8 8 10 13 29 34 38

BAB III METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat Kerja Praktek ......................................... 3.2. Bahan dan Alat Kerja Praktek ............................................... 3.3. Teknik Pengumpulan Data .................................................... 3.4. Tahapan Kerja Praktek ..........................................................

41 41 42 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil ...................................................................................... 4.2. Pembahasan ..........................................................................

45 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ........................................................................... 5.2. Saran ............................................................................ DAFTAR PUSTAKA ......................................................................... LAMPIRAN .................................................................................................

50 50 51 52

vi

DAFTAR GAMBAR

No. Gambar 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 3.1 4.1 4.2 4.3

Halaman

Struktur organisasi PLTA Poso 2.................................................. . PLTA Poso 2 jenis run of river ...................................................... PLTA Poso II (3 x 65MW)............................................................ . Bendungan & intake PLTA Poso 2............................................... Saluran pembawa PLTA Poso 2.................................................... Bak penenang PLTA Poso 2.......................................................... Headpond PLTA Poso 2................................................................ Penstock PLTA Poso 2.................................................................. Power House PLTA Poso 2........................................................... Turbin Pelton.................................................................................. Turbin Banki................................................................................... Turbin Francis PLTA Poso 2.......................................................... Turbin Francis................................................................................. Turbin Kaplan................................................................................. Diagram kerja governor................................................................... Stator PLTA Poso 2......................................................................... Transformator Step up 11kV/275kV 80MVA PLTA Poso 2.......... Tailrace PLTA Poso 2..................................................................... Tipe trafo arus................................................................................. Rangkaian dan simbol CT............................................................... Current Transformator yang terletak di generator........................... Bagian-bagian generator yang menggunakan turbin francis........... Rotor yang terdidri dari 24 kutub.................................................... Turbin unit 1 PLTA Poso 2..............................................................

vii

7 11 12 13 14 14 15 15 16 17 18 20 22 23 25 26 27 28 36 36 44 45 46 48

DAFTAR TABEL

No. Tabel 2.1 2.2 2.3

Halaman

Beberapa pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia.................. Data spesifikasi turbin PLTA Poso 2................................................. Data spesifikasi generator PLTA Poso 2...........................................

viii

10 22 26

DAFTAR LAMPIRAN

No. Lampiran 1. 2. 3. 4.

Single line diagram generator & main transformer protection………. Konversi Energi PLTA……………………………………………….. Laporan Kegiatan Bulanan Kerja Praktek …………………………….. Foto-foto kegiatan……………………………………………………..

ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang

Dengan semakin pesatnya perkembangan teknologi menuntut mahasiswa untuk menyiapkan diri menghadapinya, tidak hanya berupa teori semata tetapi juga aplikasinya dalam dunia kerja secara nyata. Pengetahuan yang didapat dibangku perkuliahan akan menjadi kurang bermanfaat jika tidak disertai dengan suatu pengalaman aplikatif yang dapat memberikan gambaran kepada mahasiswa tentang dunia kerja secara nyata juga penerapan ilmu dan teknologi dalam bidang teknik elektro. Dunia kerja seringkali dirasakan oleh mahasiswa sebagai suatu yang asing karena dinamika problematikanya yang sangat kompleks bila dibandingkan dengan dunia sekolah atau pendidikan. Mahasiswa sangat memerlukan bekal wawasan dan pengetahuan memasuki dunia kerja, sehingga diharapkan dengan adanya Kerja Praktek ini, mahasiswa tidak hanya mengetahui teorinya saja tetapi juga mengetahui prakteknya secara langsung. Kerja Praktek dapat juga memberikan kesempatan luas kepada mahasiswa untuk dapat menerapkan ilmunya dan memperoleh pengalaman dunia kerja pada perusahaan atau instansi yang dipilih sebagai sebagai tempat kerja praktek.

1

2

PT. Poso Energy selaku perusahaan listrik swasta mendirikan beberapa pembangkit listrik tenaga air di antaranya PLTA Poso 2 yang memasok listrik dengan total daya 195 MW untuk Kabupaten Poso dan sekitarnya

dan

terinterkoneksi dengan AP2B yang berada di Makassar. Tenaga listrik yang dibutuhkan oleh manusia selalu berubah-ubah atau tidak tetap. Hal ini akan menyebabkan generator menerima beban yang berubahubah dan akan mempengaruhi pada sistem ketenaga listrikannya sendiri, terutama pada frekuensi, suhu generator, tegangan yang dihasilkan generator dll. Oleh karena itu, penulis memilih judul perawatan sistem proteksi pada generator 11 kV di PT. Poso Energy.

1.2.

Tujuan dan Manfaat

Tujuan untuk proteksi generator adalah agar generator terlindungi dari semua gangguan untuk mencegah generator mengalami kerusakan, karena kerusakan generator akan sangat mengganggu penyediaan tenaga listrik untuk kebutuhan konsumen.

1.3.

Ruang Lingkup atau Batasan

Generator yang akan diproteksi adalah generator yang digunakan di PLTA Poso 2 yang terdiri dari 3 unit, masing-masing unit menghasilkan daya 65 MW atau 72,2 MVA dengan tegangan keluaran 11 kV serta memiliki power factor 0,9 lagging .

3

1.4.

Sistematika Penulisan

Laporan Kerja Praktek ini terdiri dari 5 bab: a) BAB I: Pendahuluan yang berisi tentang latar belakang, tujuan dan manfaat, ruang lingkup, serta sistematika penulisan. b) BAB II: Gambaran umum dan permasalahan yang berisi tentang gambaran umum perusahaan, struktur organisasi perusahaan, Visi, misi dan Motto perusahaan. c) BAB III: Metodologi yang berisi tentang waktu dan tempat kerja praktek, bahan dan alat kerja praktek, teknik pengumpulan data, serta tahapan kerja praktek. d) BAB IV: Hasil dan pembahasan berisi tentang hasil, serta pembahasan. e) BAB V: Kesimpulan dan saran berisi tentang kesimpulan dan saran.

BAB II GAMBARAN UMUM DAN PERMASALAHAN

2.1. Gambaran Umum Perusahaan/Instansi

Sulawesi dengan kondisi geografis yang unik memiliki banyak sungai, danau alami serta deretan pegunungan yang terbentang di sepanjang pulau merupakan anugerah Tuhan bagi kehidupan manusia. Melihat kondisi seperti ini kita diharapkan mampu memanfaatkan kekayaan alam sebaik mungkin tanpa harus merusak lingkungan dengan menggunakan hal-hal yang merusak lingkungan. Memanfaatkan energi air sebagai pembangkit listrik merupakan salah satu contoh pemanfaatan alam yang tidak merusak lingkungan dan tentunya sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia disekitarnya. Salah satu CEO yang mempunyai gagasan untuk mendirikan sebuah perusahaan yang bergerak di bidang pembangkit listrik tenaga air di Sulawesi adalah Bapak Achmad Kalla. Awalnya, beliau melihat peluang ini di daerah Makassar, Sulawesi Selatan dimana terdapat banyak danau dan sungai-sungai besar yang memiliki potensi untuk dijadikan energi listrik. Beliau sudah mendirikan beberapa PLTA diantaranya PLTA Malea Energi, PLTA Saluanoa, PLTM Tanggara dan PLTM Mappung, di daerah Sulawesi Selatan. Beliau juga membangun PLTA Tamboli di daerah

4

5

Sulawesi Tenggara, dan PLTA Poso energy menjadi salah satu pembangkit listrik terbesar di daerah Sulawesi. Pembangkit Listrik Tenaga Air Poso yang berkapasitas 195 MW (3x65 MW) pemanfaatan debit Sungai Poso yang berhulu di Danau Poso, sebuah danau alam yang mempunyai luas permukaan 362 km 2, berkedalaman 510 m, serta daerah tangkapan hujan seluas 1.755 km 2 yang menjamin kontinuitas debit Sungai Poso sepanjang waktu rata-rata debit 148,2 m 2/detik. PLTA poso berlokasi di Desa Sulewana, Pamona Utara, Poso berjarak 52 km dari Kota Poso dan 277 km dari Kota Palu. Menurut data PLN, hingga 2015 kebutuhan listrik untuk provinsi Sulawesi Tengah mencapai 205,35 MW. Sementara daya yang terpasang saat ini masih sangat sedikit, yakni hanya sebanyak 103,35 MW. Proses pembangunan proyek PLTA Poso yang dikenal dengan Pamona 2 dirintis sejak Tahun 2003 di bawah koordiator PT. Hadji Kalla. Kemudian pada tanggal 31 Mei 2005 dibentuk PT. Poso Energy sebagai perusahaan pelakasana proyek PLTA Pamona 2 berdasarkan Akte No. 5, Notaris Andi Aziz, SH., yang berkedudukan di Tangerang dan disahkan oleh Menteri Hukum dan Hak Asasi Manusia Republik Indonesia dengan surat keputusan No. w29-00018-HT01.01-HT.2006 pada tanggal 1 September 2006. PT. Hadji Kalla dan PT. Bukaka Teknik Utama (Bukaka) memiliki peran yang dominan di dalam Proyek PLTA Pamona 2, dimana perusahaan ini merupakan pemegang saham terbesar dalam proyek pembangunan PLTA ini.

6

Berdasarkan hasil Studi Pendahuluan ( Reconnaissance Study) yang telah dilakukan oleh Tepsco Consulting Engineers dari Jepang, tahun 1984, hasil identifikasi potensi pembangkit energi listrik tenaga air di daerah Poso terdapat 3 skema yang cukup potensial, Menurut rencana pembangunannya, total daya yang akan dihasilkan pada PLTA Poso sekitar 640 MW dari 3 Power House (PH) utama yaitu PH poso 1, 2, 3, dan beberapa pembangkit berdaya mini. Dari ketiga pembangkit utama yang akan di bangun, PH Poso 1 akan membangkitkan daya sebes ar 3 x 30 MW, PH 2 akan membangkitkan daya 3 x 65 MW, dan daya yang akan di bangkitkan PH Poso 3 sebesar

6 x 60 MW. Pengembangan PLTA di

daerah Poso ini dikhususkan untuk melayani kebutuhan listrik di area pembangkit (Poso dan sekitarnya) dan seluruh daerah Sulawesi. Hingga saat ini pembangkit listrik yang telah beroperasi di PLTA Poso adalah Pembangkit berdaya mini yaitu 400 KW di Poso 5, 1 MW di Poso 6 dan 3 x 65 MW yang mana dari daya yang dihasilkan ini telah digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam Proyek pembangunan sendiri dan telah disebarkan ke masyarakat sekitar melalui PT. PLN.

7

2.2. Struktur Organisasi Perusahaan/Instansi

Gambar 2.1 Struktur organisasi PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

2.3. Visi, Misi, dan Motto Perusahaan

1. Visi Menjadi perusahaan yang terpandang, terdepan, dan terpercaya dalam bisnis penyedia tenaga listrik dengan menerapkan kaidah Good Corporate Governance.

8

2. Misi Memproduksi energi listrik secara aman, efisien, ramah lingkungan yang memenuhi persyaratan standar mutu dengan keandalan yang tinggi. 3. Motto Perusahaan Menyatukan hati, pikiran dan langkah menciptakan kebersamaan membangun citra perusahaan.

2.4. Permasalahan

Beberapa permasalahan yang umum sering terjadi dibagian generator di PT. Poso Energy khususnya dibagian sistem proteksi generator adalah sebagai berikut: 1. Frekuensi operasi yang tidak normal (abnormal frequency operation) yang dihasilkan generator; 2. Generator kehilangan eksitasi (loss of excitation);

2.5. Landasan Teori 2.5.1. Pengetahuan Umum Tentang Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

Sumber daya air yang dimiliki Indonesia sangatlah melimpah hanya saja penggunaannya yang belum maksimal. Dengan pemanfaatan yang tepat maka potensi air tersebut dapat digunakan untuk membangkitkan listrik. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa PLTA juga memiliki beberapa keunggulan baik dari segi keamanan ( safety), kenyamanan (comfort ), serta investasi sangatlah jauh dibandingkan dengan pembangkit listrik lain.

9

Air juga memiliki daya hidrolis dengan mempertimbangkan faktor massa jenis air (ρ), gaya gravitasi (g), debit air (Q), serta ketinggian/head (H). Ph = ρ.g.Q.H

(1)

Dalam proses untuk membangkitkan energi listrik terjadi beberapa perubahan energi. Perubahan energi yang terjadi mulai dari energi potensial yang dimiliki oleh air karena adanya massa air (m), gaya gravitasi (g), serta ketinggiannya (head ). Ep = m.g.H

(2)

Kemudian energi potensial tersebut berubah menjadi energi kinetik yang diakibatkan oleh massa (m) dan kecepatannya (v). 1

Ek = m v2 2

(3)

Energi kinetik tersebut kemudian diubah menjadi energi mekanik oleh turbin. Em = Ep + Ek

(4)

Ketika turbin disambungkan (di-couple) dengan generator maka energi mekanik tersebut akan diubah oleh generator menjadi energi listrik karena adanya putaran (n) dan torsi (T). Pg =

2 π n T 60

(5)

Setelah itu listrik tersebut akan dihubungkan ke gardu induk yang selanjutnya akan ditransmisikan ke AP2B. Listrik ini kemudian akan didistribusikan ke konsumen baik itu rumah tangga maupun industri, dari prinsip tersebut maka berbagai negara membangun beberapa PLTA untuk memenuhi pasokan listrik di

10

negaranya. Beberapa PLTA terbesar yang dimiliki oleh negera tersebut dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 2.1 Beberapa pembangkit listrik tenaga air terbesar di dunia (Sumber : Ansyari, 2014) No.

Nama

Negara

Daya (MW)

1.

Three Gorges Dam

China

22.500

2.

Itaipu Power Plat

Brazil

14.750

3.

Simon Bolivar

Venezuela

10.200

4.

Sayano Shusenskaya Dam

Rusia

6.500

5.

Grand Coule

Amerika Serikat

6.495

6.

Longtan

China

6.426

7.

Krasnoyarsk

Rusia

6.000

Kanada

5.429

8.

Churchill Falls

2.5.2. Klasifikasi PLTA

Berdasarkan beberapa faktor PLTA dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis yaitu : 1.

Berdasarkan Tinggi Terjun a. PLTA Jenis Terusan Air (Water Way)

11

PLTA ini memanfaatkan air yang ada di hulu sungai dan dialirkan ke hilir sungai melalui sebuah terusan. Tenaga listrik yang dihasilkan memanfaatkan tinggi terjun dan kemiringan sungai. b. PLTA Jenis Dam/Bendungan PLTA ini menggunakan sebuah bendungan untuk menaikkan permukaan air di hulu yang bertujuan untuk menghasilkan energi potensial yang lebih besar. c. PLTA Jenis Terusan dan DAM (Campuran) PLTA ini menggunakan gabungan dari jenis terusan air dan jenis dam untuk sistem pembangkitan listriknya. 2.

Berdasarkan Keadaan Aliran Sungai a. PLTA Jenis Aliran Sungai Langsung ( Run of River ) Jenis ini banyak dipakai dalam PLTA saluran air atau terusan, jenis ini membangkitkan listrik dengan memanfaatkan aliran sungai itu sendiri secara alamiah.

Gambar 2.2 PLTA Poso 2 jenis Run of River (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

12

b. PLTA Dengan Kolam Pengatur ( Regulatoring Pond ) PLTA ini menggunakan kolam pengatur untuk mengatur aliran sungai yang dibangun di tempat tersebut. 3.

Berdasarkan Kapasitas PLTA a. Large Hydro Daya yang dibangkitkan lebih dari 100 MW.

Gambar 2.3 PLTA Poso II (3x65 MW) (Sumber : PT. Poso Energy, 2014) b. Medium Hydro Daya yang dibangkitkan antara 15-100 MW. c. Small Hydro Daya yang dibangkitan antara 1-15 MW. d. Mini Hydro Daya yang dibangkitkan antara 100 kW, akan tetapi dibawah 1 MW e. Micro Hydro Daya yang dihasilkan berada diantara 5 kW sampai 100 kW. Biasanya, pembangkit jenis ini digunakan untuk komunitas atau industri kecil yang jauh dari distribusi jaringan listr ik.

13

f. Pico Hydro Daya yang dihasilkan mulai dari beberapa ratus watt hingga 5 kW Pembangkit ini, biasa dipakai untuk pemukiman yang jauh dari distribusi PLN.

2.5.3. Bagian-Bagian PLTA

1.

Weir (Bendungan) dan Intake Weir adalah bagian awal dari PLTA . Weir berfungsi mengatur suplai air

yang masuk ke intake sesuai

dengan sesuai kebutuhan. Selain itu, weir juga

berfungsi untuk pengendalian banjir.

Gambar 2.4 Bendungan & Intake PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

2.

Water Way (Saluran Pembawa) Saluran Pembawa berfungsi untuk mengalirkan air yang masuk dari intake

ke bak penenang.

14

Gambar 2.5 Saluran Pembawa PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

3.

Bak Penenang Sesuai dengan namanya, di bagian ini aliran air yang mengalir bergerak

dengan kecepatan lambat, berfungsi untuk mengendapkan lumpur-lumpur dan kotoran lainnya yang terbawa oleh aliran air.

Gambar 2.6 Bak Penenang PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014) 4.

Headpond Headpond berfungsi untuk menampung air dalam jumlah besar sebelum

masuk ke penstock serta untuk menciptakan head (tinggi jatuh air) agar energi

15

yang dihasilkan juga besar. Headpond merupakan satu bagian dengan bak penenang.

Gambar 2.7 Headpond PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014) 5.

Penstock Penstock atau dalam Bahasa Indonesianya disebut pipa pesat adalah pipa

yang mengalirkan air dari headpond masuk ke spiral case (rumah turbin). Di dalam pipa penstock terjadi perubahan energi pada air, yaitu dari energi potensial menjadi energi kinetik. Dalam perencanaan pipa penstock banyak hal yang harus dipertimbangkan, diantaranya tekanan air di dalam penstock dan head losses yang terjadi, serta jenis material pipa. Panjang penstock di PLTA Poso 2 adalah 982m, memiliki diameter 3,6m, dan tebal 32mm.

Gambar 2.8 Penstock PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

16

6.

Rumah Pembangkit ( Power House) Power House atau rumah pembangkit merupakan tempat pembangkit

energi listrik. Di dalamnya terdapat perangkat diantaranya CCR, MIV, turbin, governor, generator dan perlengkapannya serta sistem kontrol.

Gambar 2.9 Power House PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy) 7.

Turbin Air Turbin air merupakan mesin yang mengkonversikan energi air menjadi

energi poros, bentuk energi yang banyak diperlukan untuk memutar generator pembangkit listrik atau kebutuhan energi poros di industri. Turbin air, dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu : 1.

Turbin Impuls Turbin impuls tergolong ke dalam turbin tekanan sama karena

tekanan aliran air yang keluar dari nozle adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi potensial dan tekanan yang dimiliki oleh air, ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin yang masuk dalam kategori turbin ini adalah:

17

a. Turbin Pelton Turbin Pelton merupakan turbin yang paling populer mewakili turbin jenis impuls lainnya. Turbin ini ditemukan oleh Lester Allan Pelton (1829-1908) pada 1870-an, turbin ini mudah dibuat, mudah dioperasikan dan mudah dirawat. Kelemahan turbin ini adalah dalam hal efisiensi yang rentang tertingginya tidak lebar dan lebih rendah daripada turbin lainnya. Di Indonesia, mengingat head yang tinggi sudah jarang ditemukan, pembangkit listrik baru yang dibangun menggunakan turbin jenis Pelton ini pun sudah jarang ditemukan. Prinsip kerja sebuah turbin Pelton yaitu pancaran air menyembur dari nosel dengan kecepatan yang tinggi dan menumbuk sudu sehingga memutar poros yang dihubungkan dengan generator. Sudu terdiri dari dua mangkuk simetrik dengan tujuan untuk menggandakan kemampuan aliran airnya,

selain

itu

menghilangkan

gaya

aksial

ditimbulkannya.

Gambar 2.10 Turbin Pelton (Sumber : http://www.turbinesinfo.com )

yang

18

b. Turbin Turgo Turbin turgo dapat beroperasi pada head 30 m s/d 300 m. Seperti turbin pelton, turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari nozle membentur sudu pada sudut 20 o. Kecepatan putar turbin turgo

lebih

besar

dari

turbin

pelton.

Akibatnya

dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya perawatan. c. Turbin Peralihan (Turbin Cross Flow / Turbin Banki) Diperkenalkan pertama kali oleh A.G.M. Michel dan D. Banki pada awal abad ini, turbin aliran lintang lebih dikenal sebagai turbin Banki. Turbin ini terdiri dari sudu-sudu berjari-jari tetap, biasanya secara sederhana dibuat dari pipa baja yang dipotong, yang dipasang pada dua atau lebih piring roda jalan. Disebut sebagai turbin peralihan karena prinsip kerjanya berdasarkan prinsip impuls, tetapi tekanan lebih

dapat

dibangkitkan

pada

sisi

pertamanya.

Gambar 2.11 Turbin Banki (Sumber : Wikipedia, 2009)

masuk

tingkat

19

Air disalurkan melalui nosel yang dipasang tepat di sisi roda jalan. Air melintas roda dua kali, pada tingkat I dan tingkat II pada roda yang sama, tetapi arah alirannya saling berbalikan. Pancaran air dari nosel masuk turbin pada tingkat I pada stasiun 1 dan keluar pada stasiun 2 Aliran air yang masih mempunyai energi masuk ke tingkat II pada stasiun 3 dan keluar dari turbin pada stasiun 4. Jadi energi air dipindahkan secara bertingkat, karena sifatnya yang terbuka terhadap atmosfir, turbin ini dimasukkan sebagai turbin impuls. Tetapi karena adanya efeks kontraksi aliran akibat penyempitan alur aliran di tingkat I dan percepatan diantara ke dua tingkat maupun tumbukan di sisi masuk tingkat II, terjadi kenaikan tekanan yang dapat dideteksi pada mulut nosel, dan di inti aliran sisi masuk tingkat II sehingga turbin ini dapat pula dianalisa menggunakan teori turbin reaksi. 2.

Turbin Reaksi a. Turbin Francis Turbin

Francis

merupakan

turbin

yang

terbanyak

dipergunakan pada pembangkit listrik tenaga air. Hal ini disebabkan karakteristiknya yang mampu mengisi sektor tengah kapasitas tenaga air yang ada. Saat ini turbin Francis dioperasikan antara head 20 m sampai 600 m, pada batas

20

head mana turbin Pelton dan Kaplan menjadi terkendala baik secara teknis maupun harganya. Turbin Francis pada umumnya dirancang dengan prinsip sudut masuk relatif β 1 = 90o. Beberapa desain khusus untuk sudu cepat dirancang dengan sudut lebih besar dan ada pula yang menggunakan desain sisi masuk menyudut (tidak sejajar poros).

Gambar 2.12 Turbin Francis PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy)

Pada turbin Francis terdapat bagian-bagian utama yaitu:  Saluran masuk ( Fluid inlet )

Saluran masuk merupakan bagian dimana fluida kerja (air) masuk menuju turbin.

21

 Sudu ( Runner blades)

Sudu merupakan bagian yang dapat bergerak akibat adanya tumbukan dari fluida yang mengalir.  Sudu pengarah (Guide vanes)

Sudu pengarah adalah bagian yang berfungsi untuk mengatur atau mengarahkan air secara tangensial pengarah

menuju dapat

ke

diatur

sudu

turbin.

menggunakan

Sudu tuas

otomatis sehingga mendapatkan operasi turbin yang efisien.  Dinding penutup (Volute)

Dinding penutup adalah bagian yang berfungsi untuk

menjaga

tekanan

fluida

agar

tetap

terkontrol sampai kesudu pengarah. Penutup dapat

mempunyai

geometri

yang

berbeda

sehingga dapat meningkatkan efisiensi operasi pada berbagai kondisi air.  Saluran keluar ( Fluid outlet )

Saluran keluar berfungsi untuk mengarahkan fluida kerja yang telah dikonversi menjadi energi mekanis kelur ke lingkungan sekitar.

22

Tabel 2.3 Data Spesifikasi Turbin PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy) Parameter

Keterangan

Max. Head

154 m

Rated Head

150 m

Min. Head

145,5 m

Rated Dischaurge

149,03 m/s

Diameter of runner

3200 mm

Rated Output

66,66 MW

Ratedv Speed

250 rpm

Runaway Speed

446 rpm

Type

HLSR08-LJ- 320

Serial No.

SERI-SFS-003

Gambar 2.13 Turbin Francis (Sumber : Wikipedia, 2014) b. Turbin Kaplan Dikenal

juga

sebagai

turbin

aksial,

turbin

Kaplan

merupakan juga turbin propeller yang sudu geraknya dapat diatur sudutnya menyesuaikan dengan bebannya untuk tetap berada pada daerah kerja efisiensi terbaiknya. Turbin

23

Kaplan bekerja akibat adanya perbedaan tekanan air di sisi hulu terhadap tekanan air di sisi hilir sudunya. Berbeda dengan turbin Francis yang secara ideal perpindahan energinya terjadi saat aliran air membelok pada ruang, pada turbin Kaplan terjadi pada bidang-bidang silindrik koaksial. Sudu-sudu turbin Kaplan lebih mudah dibuat dari pada sudusudu turbin lainya. Sudu-sudu dibuat terpisah dari cincin dan habnya, untuk kemudian dipasang menggunakan poros pada habnya. Pada turbin Kaplan, poros ini dapat diputar bolak-balik sehingga sudu-sudu turbin Kaplan

dapat

membuka dan menutup sesuai dengan kapasitas produksi yang diinginkan.

Gambar 2.14 Turbin Kaplan (Sumber : Wikipedia, 2014)

24

8.

Governor Pada dasarnya governor merupakan suatu sistem kendali otomatis yang

sangat barpengaruh dalam menjaga kecepatan putaran poros suatu pembangkit listrik tenaga air. Pada keadaan nyata pada PLTA Poso 2, kecepatan putar untuk poros yang dijaga yakni sebesar 250 rpm pada beban yang bervariasi sesuai dengan kebutuhan PLN. Fungsi lain dari governor yakni menghentikan operasi turbin pada saat terjadi gangguan. Kecepatan putar yang terjadi pada poros untuk beban yang terjadi diatur oleh main governor. Pada saat beban tinggi, secara otomatis putaran akan berkurang. Dalam hal ini, kontrol governor akan menjaga agar kecepatannya konstan dengan cara membuka katup masuk air (guide vane) sebelum masuk ke dalam turbin. Adapun persamaan yang digunakan dalam menentukan kecepatan turbin adalah sebagai berikut :

n=

120 x f p

(6)

Dimana : n = Kecepatan putar turbin (rpm) f

= Frekuensi (50 Hz)

p = Jumlah pasang kutub. Kutub yang terpasang pada rotor di PLTA Poso 2 adalah 24 kutub

25

Gambar 2.15 Diagram kerja governor (sumber : PT. Poso Energy, 2014)

9.

Generator Generator adalah sebuah mesin listrik yang merubah energi mekanik

menjadi energi listrik. Secara garis besar generator terdiri dari beberapa bagian, diantaranya stator dan rotor. Untuk menghasilkan listrik sebuah generator harus memenuhi ketiga syarat, yaitu gerakan (putaran), fluks, dan belitan. Daya listrik yang dapat terbangkitkan di generator dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

=  3 V I Cos φ

Pgen Dimana :

Pgen = Daya yang dibangkitkan generator (Watt) V

= Tegangan (kV)

(7)

26

I

= Arus listrik (kA)

Cos φ

= Faktor Daya (0.97-0.99)

Gambar 2.16 Stator PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy) Tabel 2.4 Data Spesifikasi Genertor PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy) Parameter

Keterangan

Rated Capacity

65 MW

Rated Voltage

11000 V

Rated Current

3791 A

Rated Power

0,9

Factor Phases

3

Insulation Class

F

Ratedv Speed Serial No.

250 rpm SERI-SFD-003

27

10.

Transformator Step Up Transformator adalah sebuah mesin listrik yang bekerja berdasarkan

prinsip induksi elektromagnetik yang merubah besaran arus dan tegangan dari input tetapi tidak merubah besar daya input dan outputnya. Dalam hal ini transformator step up menaikkan tegangan dari output generator kemudian ditransmisikan ke gardu induk melalui kawat penghantar (kabel). Alat yang terdiri dari beberapa rangkaian ini. memiliki beberapa item seperti inti besi, belitan primer, dan belitan sekunder. Termasuk juga didalamnya berisi cairan yang berguna untuk mendinginkan suhu serta mencegah terjadinya short circuit yang disebabkan karena penguapan sehingga menciptakan cairan yang menjadi konduktor. Transformator step up memiliki belitan sekunder dengan luas penampang yang kecil dibandingkan sisi primernya.

Gambar 2.17 Transformator Step Up 11kV/275kV 80 MVA PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014) 11.

Tailrace (Saluran Pembuangan) Saluran pembuangan merupakan tempat mengalirnya air yang telah

digunakan untuk memutar turbin setelah melewati draft tube. Saluran

28

pembuangan ini juga berfungsi membuang sisa-sisa air yang bocor dari celah MIV (Main Inlet Valve) maupun dari turbin.

Gambar 2.18 Tailrace PLTA Poso 2 (Sumber : PT. Poso Energy, 2014) 12.

Substation (Gardu induk) Gardu induk adalah suatu instalasi yang terdiri dari peralatan listrik yang

merupakan pusat beban yang diambil dari saluran Transmisi yang secara spesifik berfungsi untuk mentransformasi tenaga listrik dari tegangan tinggi ke tegangan tinggi lainnya atau dari tegangan tinggi ke tegangan menengah serta pengukuran, pengawasan operasi serta pengaturan dari pengamanan sistem tenaga listrik. 13.

JaringanaTransmisi Transmisi Merupakan proses penyaluaran tenaga listrik dari tempat

pembangkit tenaga listrik ( Power Plant ) hingga Saluran distribusi listrik ( substation distribution) sehingga dapat disalurkan sampai pada konsumen pengguna listrik. Setelah tenaga listrik disalurkan melalui jaringan distribusi primer, maka kemudian tenaga listrik diturunkan tegangannya dalam gardu-gardu distribusi menjadi tegangan rendah dengan tegangan kerja 380/220 Volt,

29

kemudian disalurkan melalui Jaringan Tegangan Rendah untuk selanjutnya disalurkan ke rumah-rumah pelanggan (konsumen) melalui Sambungan Rumah. Klasifikasi Jaringan Transmisi berdasarkan tegangannya adalah sebagai berikut :  Saluran udara tegangan ekstra tinggi (SUTET) 200 kV – 500 kV  Saluran udara tegangan tinggi (SUTT) 30 kV – 150 kV  Saluran kabel tegangan tinggi (SKTT) 30 kV – 150 kV  Saluran udara tegangan menengah (SUTM) 6 kV – 30 kV  Saluran kabel tegangan menengah (SKTM) 6 kV – 20 kV  Saluran udara tegangan rendah (SUTR) 40 Volt – 1000 Volt  Saluran kabel tegangan rendah (SKTR) 40 Volt – 1000 Volt

2.5.4. Gangguan Yang Sering Terjadi Pada Generator

Salah satu bagian yang sangat penting dari sistem tenaga listrik adalah bagian unit pembangkit tenaga listrik. Unit pembangkit tenaga listrik tersebut berupa generator yang digerakkan dengan tenaga air, tenaga gas, tenaga diesel dan lain sebagainya. Pokok utama dalam pengadaan sistem tenaga listrik adalah bagian dari pembangkitnya atau dalam hal ini generatornya. Apabila suatu sistem pembangkit terganggu, maka seluruh sistem tenaga listrik akan terhenti pengoperasiannya. Gangguan pada Pusat-pusat Listrik secara garis besar dapat dibagi atas 4 kelompok, yaitu : a.

Gangguan pada sirkit listrik generator;

b.

Gangguan pada mesin penggerak mula;

30

c.

Gangguan pada instalasi yang berhubungan dengan lingkungan seperti instalasi air pendingin dan saluran air terbuka pada PLTA;

d.

Gangguan pada sirkit kontrol.

Dalam instalasi yang dijaga oleh operator seperti Pusat Listrik dan Gardu Induk ada gangguan yang tidak atau belum dilihat oleh relai, tapi dilihat oleh operator yang kemudian berinisiatif men-trip-kan atau membuka Pemutus Tenaga (PMT)/Circuit Breaker demi keselamatan instalasi, maka dalam hal ini operator bertindak

sebagai

relai.

Gangguan pada

Sirkit

Listrik

Generator

yang

menyebabkan tripnya CB, pada umumnya disebabkan oleh : a. Gangguan diluar seksi generator tetapi CB generator ikut trip sebagai akibat kurang selektifnya relai generator; b. Ada gangguan dalam seksi generator yang disebabkan karena: kerusakan generator atau alat bantu generator, binatang yang menimbulkan arus hubung singkat dan kontak-kontak listrik yang belum sempurna; c. Ada gangguan dalam sistem eksitasi generator, biasanya menyangkut pengatur tegangan otomatis; d. Ada gangguan pada sistem arus searah khususnya yang diperlukan untuk mentripkan CB. Gangguan pada sirkit listrik tersebut di atas berlaku untuk semua macam Pusat Listrik. Penyebab gangguan yang sering terjadi pada sistem pembangkit terdiri dari tiga bagian yaitu: 1)

Gangguan dari luar generator;

2)

Gangguan dari dalam generator;

31

3)

Gangguan dari mesin penggerak generator (Prime Mover).

Dari ketiga jenis gangguan diatas, bila salah satu generator yang bekerja secara paralel mengalami gangguan, kemungkinan besar generator yang sedang beroperasi tidak sanggup lagi untuk memikul beban keseluruhannya. Oleh sebab itu diperlukan perhitungan besarnya beban yang harus diputuskan secara tiba-tiba agar dapat diperoleh kestabilan sistem. Dalam hal ini, pemutusan beban diusahakan berlangsung secara otomatis dan dengan waktu yang relatif singkat. 1) Gangguan dari luar generator Penyebab gangguan utama dari luar yang melewati system adalah petir, yang sering disambar petir adalah saluran udara transmisi dan saluran distribusi. Untuk menghadapi gangguan diluar pusat listrik, maka CB yang dipasang dari saluran dilengkapi dengan relay-relay. Untuk gangguan di rel yang langsung berhubungan dengan generator, maka relay arus lebih merupakan pengaman utama. Tetapi bila ada pengaman rel differensial, maka relay arus lebih merupakan pengaman back-up. Gangguan diluar generator dapat menimbulkan arus urutan negatif, yang selanjutnya arus ini dapat menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada generator. Oleh karena itu, pada generator dengan daya besar dipakai relay urutan negatif. Adanya hubung pendek, mechanical stress pada gulungan stator. Jika mechanical stress sudah terdapat pada gulungan stator maka operasi selanjutnya akan memperparah kondisi gulungan, kenaikan temperature walaupun perlahan- lahan selama 10 detik akan menaikkan temperature ke

32

kondisi yang membahayakan. Gangguan ini dapat menimbulkan asimetris, vibrasi besar dan rotor menjadi overheating . Untuk proteksi generator akibat gangguan ini di gunakan Overcurrent dan Earth Fault Protection sebagai back up protection. Relay differensial digunakan untuk mendeteksi perbedaan arus pada gulungan generator atau trafo. pada generator, trafo arus terpasang disisi ouput generator dan dan disisi netral generator sebagai parameter dari relay differensial . 2) Gangguan dari dalam generator Pembebanan yang berlebih pada generator akan mengakibatkan kenaikan temperature (thermal loading ) gulungan stator (overheating ) sampai isolasi menjadi rusak atau usia pemakaiannya menjadi lebih pendek. Temperatur naik juga disebabkan oleh adanya kegagalan sistem pendingin. Pada generator besar biasanya di pasang thermocouple pada slot stator dan sistem pendingin. Overcurrent Protection dipasang untuk mengamankan generator dan disetel pada harga tertinggi beban lebih yang masih dapat di tanggung. 4) Gangguan dari mesin penggerak generator (Prime Mover). Hal-hal yang sering menyebabkan terjadinya ganggguan pada prime mover atau turbin yang akan menggerakkan generator secara singkat adalah:  Kerusakan pada bagian-bagian yang berputar atau bergeser, seperti

bantalan, batang penggerak, katup-katup khususnya yang jarang bergerak pada waktu diperlukan malah macet;

33

 Kerusakan pada bagian-bagian dimana terdapat pertemuan antara zat-

zat yang berbeda suhunya seperti kondensor PLTU dan pemanas udara PLTU. Hal serupa bisa pula terjadi pada alat-alat pendingin di PLTA atau PLTD.  Kerusakan pada pengabut yang bertugas mengubah bahan bakar minyak

menjadi kabut gas. Pengabut semacam ini terdapat pada PLTU, PLTG dan PLTD dan seringkali merupakan sumber gangguan karena tersumbat.  Kebocoran pada perapat dari bagian yang mengandung zat cair atau gas

yang bertekanan tinggi. Kebocoran semacam ini dapat menyebabkan gangguan operasi dari Pusat Listrik yang bersangkutan. Pengaman Generator sebagai sumber energi listrik dalam sistem ketenagalistrikan, perlu diamankan jangan sampai mengalami kerusakan, karena kerusakan generator akan sangat mengganggu jalannya operasi sistem tenaga listrik. Oleh karenanya generator perlu dilindungi terhadap semua gangguan yang dapat merusak generator. Pengaman generator secara garis besar terdiri dari : a) Pengaman terhadap gangguan diluar generator, yaitu gangguan dalam sistem yang dihubungkan dengan generator. Gangguan diluar generator yang belum diamankan adalah gangguan di rel, pengamanan yang dibutuhkan bersifat back-up. Oleh karena itu untuk gangguan di rel yang langsung berhubungan dengan generator, pengamanan yang terpenting adalah relai arus lebih.

34

Untuk generator yang besar perlu ditambah relai arus urutan negatif. b) Pengamanan terhadap gangguan yang terjadi didalam generator, gangguan listrik pada generator, yaitu : 1. Hubung singkat antara fasa; 2. Hubung singkat fasa ke tanah; 3. Suhu tinggi; 4. Penguatan hilang / Loss of excitation; 5. Rotor hubung tanah / Field ground; 6. Tegangan lebih / Over Voltage. c) Pengamanan terhadap gangguan dalam mesin penggerak yang memerlukan pelepasan CB generator. Gangguan dalam mesin penggerak ada kalanya memerlukan trip atau membuka secara paksa dari PMT/CB generator, misalnya apabila tekanan minyak terlalu rendah maka mesin penggerak perlu segera dihentikan, karena tekanan minyak yang terlalu rendah dapat menimbulkan kerusakan bantalan. Untuk menghindarkan tetap berputarnya generator sebagai akibat daya balik yang merubah generator menjadi motor, maka CB generator perlu ditripkan.

2.5.5. Peralatan Utama Untuk Sistem Proteksi Generator

Peralatan utama dalam sistem proteksi terdiri atas:

35

a.

Instrumen Pengukuran Instrumen pengukuran adalahperalatan proteksi yang berfungsi untuk

melakukan pembacaan arus dan tegangan dan meneruskan informasi ini ke relai proteksi dan peralatan pengukuran. Jika besaran arus dan tegangan pada jaringan melewati setelan yang terpasang di relai dimana menandakan terjadinya gangguan, maka relai atau circuit breaker akan segera memutus dan mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan tersebut. Instrumen pengukuran ini dapat berupa trafo arus (current transformer / CT) dan trafo tegangan (voltage transformer / PT). b.

Peralatan Pemutus Rangkaian Peralatan pemutus rangkaian adalah peraltan yang berfungsi untuk

mengisolasi jaringan yang mengalami gangguan. Relai proteksi, CB dan fuse termasuk dalam kategori ini. 1)

Trafo Arus (CT) Trafo

arus

merupakan

trafo

yang

digunakan

untuk

mentransformasikan arus atau menurunkan nilai arus yang besar pada tegangan tinggi menjadi nilai arus yang kecil pada tegangan rendah untuk keperluan pengukuran dan pengamanan atau proteksi. Kumparan primernya dihubung secara seri dengan beban yang akan diukur atau yang akan dikendalikan. Beban inilah yang menentukan besarnya arus yang mengalir ke trafo tersebut. Kumparan sekundernya dibebani impedansi konstan dengan syarat tertentu. Fluks inti dan arus yang akan mengalir pada

36

rangkaian sekunder akan tergantung pada arus primer. Trafo arus terdiri atas dua tipe : 1. Tipe wound primary 2. Tipe bar primary Perbedaan kedua jenis tipe ini dapat dilihat pada gambar berikut:

a. Tipe Wound Primary

b. Tipe Bar Primary

Gambar 2.19 Tipe trafo arus (Sumber: Anonim, 2014)

a. Rangkaian CT

b. Simbol CT

Gambar 2.20 Rangkaian dan simbol CT (Sumber: Anonim, 2014) Klasifikasi CT (berdasarkan IEC 44-1):  Class 0.2 S and 0.2 digunakan untuk pengukuran presisi tinggi;  Class 0.5 and 0.5 S digunkan untuk pengukuran normal;  Class 1.0 and 3.0 digunakan untuk pengukuran instrument dan

statistik;  Class 5P and 10P digunakan pada relai proteksi.

37

Contoh spesifikasi penulisan: 20VA, 5P20 nilai 20VA adalah keluaran daya CT dalam VA atau rating beban CT sebesar 20VA(rating burden), 20 menyatakan factor limit akurasi terhadap arus rating atau 20 x Arus Nominal, tanda “p” adalah “proteksi”, dan angka 5 atau 10 adalah nilai kesalahan arus dalam %.  Class TPX, TPY, TPZ dan Z (BS) digunakan untuk kondisi transient

dimana TPX tidak dilengkapi dengan celah udara sedangkan TPY dilengkapi dengan celah udara kecil dan TPZ dilengkapi dengan celah udara dan inti yang besar. 2)

Trafo Tegangan (PT) Trafo tegangan dalam sistem tiga fasa mengukur tegangan antara dua konduktor atau tegangan antara satu konduktor dengan tanah. Menurut standar, trafo tegangan mensuplai tegangan 100 V, atau juga 100 V/  3 pada sisi sekunder dalam kondisi operasi teraan (rating operation). Trafo tegangan diseain untuk pemakaian pada beban resistansi tinggi karena itu tidak pernah dihubung singkat pada sisi sekundernya, tidak seperti pada trafo arus, sisi sekunder trafo tegangan dapat diproteksi dengan fuse. Klasifikasi PT dibedakan menurut konstruksi dan pemasangannya, yaitu pasangan dalam dan pasangan luar.  Kasifikasi menurut konstruksinya: 

PT induktif (inductive voltage transformer or electromagnetic voltage transformer) yang terdiri dari belitan primer dan belitan sekunder.

38

Tegangan pada belitan primer akan menginduksikannya ke belitan sekunder. 

PT Capasitif (capasitor voltage transformer), adalah peralatan pada sistem tenaga listrik yang berupa trafo satu fasa step down yang dirangkai dengan pembagi tegangan kapasitif yang mentransformasi tegangan pada jaringan tegangan tinggi ke suatu sistem tegangan rendah yang layak untuk perlangkapan indicator, alat ukur, relai, dan alat sinkronisasi. CVT dipilih karena lebih ekonomis membuat pembagi tegangan kapasitif daripada membuat transformator dengan belitan tegangan tinggi.

 Klasifikasi menurut pemasangannya: 

Trafo pemasangan dalam (Indoor) yaitu trafo yang pemasangannya di dalam ruangan.



Trafo pemasangan luar (Outdoor) yaitu trafo yang pemasangannya di luar ruangan Kelas akurasi trafo tegangan berdasarkan IEC 60044-2 yaitu untuk pengukuran 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, dan 3.0 sedangkan untuk proteksi adalah 3P dan 6P

2.5.6. Peralatan Untuk Pemutus Rangkaian

a)

Relai Relai adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara

mendeteksi gangguan yang terjadi pada saluran, jika terjadi gangguan maka relai

39

akan memberikan suplay daya kepada rangkaian proteksi untuk memutuskan arus yang menyebabkan gangguan tersebut. Klasifikasi relai berdasarkan input: 1.Arus ( I ) Relai arus lebih atau over current relay (OCR) 2.Tegangan (V) Relai tegangan lebih (OVR), dan relai tegangan kurang (UVR) 3.Frekuensi (f) Relai frekuensi lebih (OFR), dan relai frekuensi kurang (UFR) 4.Daya (P, Q) Relai daya Max / Min, relai arah / directional , dan relai daya balik (Reverse Power) 5.Impedansi (Z) Relai jarak (Distance) 6.Beda arus Relai diferensial Klasifikasi berdasarkan karakteristik waktu kerja: 1. Seketika (relay (relay instant / moment / high speed ); ); 2. Penundaan waktu (time (time delay) delay) Definite time relay dan inverse dan inverse time relay; 3. Kombinasi instant dengan tundaan waktu.

40

b)

Circuit Breaker (CB) Circuit beraker merupakan pengaman arus lebih yang bekerja membuka

dan memutus rangkaian secara non-otomatis dan memutus rangkaian secara otomatis ketika arus yang mengalir dirangkaian melebihi rating arus yang telah ditentukan tanpa menimbulkan kerusakan pada peralatan (CB dan rangkaian) pada saat terjadi gangguan. Klasifikasi berdasarkan medium atau pemadam busur api:  Air

: Medium pemutus udara

 Oil

: Medium pemutus minyak

 Gas

: Medium pemutus gas (SF6)

 Vacuum : Medium pemutus hampa udara

Medium-medium di atas berfungsi untuk memadamkan busur api yang terjadi pada saat pemutusan rangkaian.

c)

Fuse (pelebur) Fuse adalah alat yang memproteksi sistem tenaga listrik dengan cara

mendeteksi gangguan yang terjadi pada saluran berdasarkan seting nilai tertentu, jika terjadi gangguan yang melewati batas seting yang ditentukan maka fuse akan secara langsung memutuskan arus yang menyebab gangguan tersebut dengan mekanisme meleburnya elemen fuse yang menghubungkan sistem tersebut.

BAB III METODOLOGI

3.1. Waktu dan Tempat Kerja Praktek

Waktu pelaksanaan kerja praktek di mulai dari tanggal 18 Juni 2014 sampai 18 Agustus 2014, yang berlokasi di PT. Poso Energy, PLTA Poso 2, Desa Sulewana, Kecamatan Pamona Utara, Kabupaten Poso.

3.2. Bahan dan Alat Kerja Praktek

3.1.1 Bahan 1.

Kabel kecil

2.

Isolasi

3.

Spidol

1.2.2 Alat 1. Kunci inggris/Pas/Ring 2. Relay tester 3. Kunci panel 4. Obeng 5. Tang kombinasi 6. Tang Potong 7. Senter

41

42

8. Tangga 9. Multimeter 10. Buku panduan

3.3. Teknik Pengumpulan Data

Teknik yang digunakan untuk mendapatkan data dan informasi adalah sebagai berikut: 3.1.1

Studi literatur Studi literatur dilakukan dengan mencari referensi tentang landasan teori,

datasheet komponen dan semua hal yang berkaitan materi sistem pembangkit listrik tenaga air terutama pada generator dan sistem proteksinya. Beberapa referensi diperoleh dari vendor masing-masing alat dan perusahaan serta informasi yang diperoleh dari internet.

3.1.2. Observasi. Dalam hal ini penulis melakukan observasi terhadap setiap proses kerja yang berjalan di PT. Poso Energy serta melakukan tanya jawab dengan supervisor, teknisi,

maupun

pembimbing

praktek

menanyakan

mengenai

berbagai

penanganan masalah berupa instruksi kerja mengenai perawatan, perbaikan pada bagian-bagian sistem electrical dan sistem proteksi di unit pembangkit PLTA Poso 2. Dalam proses observasi penulis juga melakukan wawancara secara langsung dengan pembimbing lapangan dan karyawan yang ada dikantor maupun di lapangan kerja mengenai hal-hal yang berkaitan dengan objek yang ditinjau.

43

3.4. Tahapan Kerja Praktek

Adapun langkah-langkah yang dilakukan dalam sebelum melakukan Kerja Praktek (KP) : 1.

Mencari informasi mengenai kondisi tempat pelaksanaan kerja praktek dalam hal ini PT. Poso Energy.

2.

Menyelesaikan semua administrasi di Universitas Tadulako, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro.

3.

Mengirim surat permohonan Kerja Praktek ke PT. Poso Energy

4.

Setelah semua persyaratan administrasi di Universitas Tadulako, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro selesai dan pihak PT. Poso Energy membalas surat permohonan Kerja Praktek, sehingga pada hari Selasa tanggal 17 Juni

2014 Pukul 07.15 WITA Penulis mulai melapor ke

kantor tepatnya bagian HRD dan pada tanggal 18 Juni 2014 pukul 07.0016.00 WITA mulai masuk kerja praktek di PT. Poso Energy. Uraian mengenai pekerjaan yang dilakukan selama pelaksanaan kerja praktek dapat dilihat pada lampiran laporan bulanan kerja praktek. Adapun tahapan kerja praktek yang dilakukan di PT. Poso Energy sesuai dengan judul yang di angkat yaitu : 1. Melakukan perawatan pada bagian transformator instrument harus dalam kondisi safety dan unit dalam kondisi shutdown; 2. Melakukan perawatan pada bagian Generator Circuit Breaker (CB) harus dalam kondisi safety dan unit dalam kondisi shutdown; 3. Mengencangkan baut bagian panel eksitasi;

44

4. Mengencangkan baut bagian panel proteksi generator dan transformator;

Gambar 3.1 Current Transformator yang terletak di generator sebagai parameter pada sistem proteksi (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Generator adalah salah satu jenis mesin listrik yang digunakan sebagai alat pembangkit energi listrik dengan cara mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik. Pada generator, energi mekanik didapat dari penggerak mula berupa mesin diesel, turbin, baling-baling dll. sehingga perawatan sistem proteksi pada generator sangat diperlukan untuk tetap menjaga kestabilan energi listrik.

Gambar 4.1 Bagian-bagian generator yang menggunakan turbin francis (Sumber : PT. Poso Energy, 2014)

45

46

PLTA Poso 2 menggunakan

jenis turbin francis untuk menggerakkan

generator. Generator yang digunakan di PT. Poso Energy adalah generator sinkron 3 phasa yang terdiri dari 3 unit masing-masing unit mempunyai kapasitas 72,2 MVA atau 65 MW, 24 kutub, bekerja diputaran 250 rpm dan memiliki faktor daya 0,9 lagging serta menghasilkan tegangan keluaran 11 KV.

Gambar 4.2 Rotor yang terdiri dari 24 kutub (Sumber : PT. Poso Energy) Masalah yang pernah terjadi di bagian generator khususnya pada sistem proteksi electrical di PT. Poso Energy diantaranya : 1) Frekuensi operasi yang tidak normal (abnormal frequency operation) yang dihasilkan generator; 2) Generator kehilangan eksitasi (loss of excitation);

47

4.2. Pembahasan

Rotor yang ada di PLTA Poso 2 berputar dengan kecepatan 250 rpm. Perputaran rotor akan memutar medan magnet akan diinduksikan pada kumparan jangkar yang terletak pada stator akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah-rubah besarnya terhadap waktu. Adanya fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan GGL induksi pada ujung kumparan tersebut, tegangan yang dihasilkan akan distabilkan dengan menggunakan AVR yang akan disalurkan ke transformator Step-up 11kv/275kV. Gangguan yang pernah terjadi di PT. Poso Energy antara lain adalah sebagai berikut : 1)

Frekuensi operasi yang tidak normal (abnormal frequency operation) yang dihasilkan generator. Beban yang diterima generator

tidak tetap, dapat mempengaruhi sistem

frekuensi pada generator, jika terjadi kelebihan beban maka frekuensi akan turun, begitupun sebaliknya. Jika frekuensi turun, maka yang harus dilakukan adalah membuka guide vane pada prime mover yang dikendalikan oleh governor agar putaran turbin menjadi naik, dan menambah arus eksitasi pada rotor sehingga putaran turbin tetap berada dikecepatan 250 rpm untuk menghasilkan frekuensi 50 Hz, setelah membuka guide vane dan menambah arus eksitasi, frekuensi akan kembali normal menjadi 50 Hz. Jika terjadi over frekuensi yang harus dilakukan adalah menambah arus eksitasi pada rotor tanpa membuka guide vane. Hal ini semuanya dikontrol dalam suatu ruangan yaitu control room. Adapun nilai under

48

frekuensi untuk alarm adalah 48,5 Hz dan untuk trip 47,5 Hz. Untuk over frekuensi adalah 53 Hz. 2)

Generator kehilangan eksitasi (loss of excitation); Hilangnya medan penguat pada rotor akan mengakibatkan generator

kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya sehingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini akan dapat melebihi rating generator sehingga menimbulkan overload pada belitan stator dan menimbulkan overheat yang menimbulkan penurunan tegangan generator. Permasalahan yang terjadi di PT. Poso Energy ketika generator kehilangan eksitasi adalah belum terhubungnya CB yang akan masuk ke rotor, sehingga yang perlu dilakukan adalah mengaktifkan CB agar arusnya mengalir ke rotor. Setelah dilakukan hal tersebut generator sudah dapat beroperasi dengan normal.

Gambar 4.3 Turbin unit 1 PLTA Poso 2 (sumber : PT. Poso Energy, 2014)

49

Adapun relay yang digunakan pada sistem proteksi generator di PLTA Poso 2 yaitu; 1. Frekuensi relay; 2. Reverse power protection relay; 3. Loss of excitation protection relay; 4. Negative sequence / current unbalance protection relay; 5. Undervoltage relay; 6. Over load / temperature protection; 7. AC Time overcurrent protection relay; 8. Over voltage protection relay; 9. Rotor earth fault protection relay; 10. Stator earth fault protection relay; 11. Locking out relay; 12. Transverse differential protection relay.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan

Dari hasil pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa perawatan pada bagian – bagian generator terutama pada bagian trafo arus dan trafo tegangan sebagai sumber pendekteksi adanya gangguan sangatlah penting di PT. Poso Energy karena generator merupakan penghasil tenaga listrik atau sumber tenaga listrik yang akan dialirkan ke konsumen. 5.2.

Saran

1. Dalam melaksanakan pekerjaan diharapkan perlu memperhatikan masalah safety atau alat pelindung diri, ketika bekerja juga harus dalam konsentrasi yang baik agar tidak terjadi kecelakaan kerja, mengingat peralatan yang ada disekitar tempat pemasangan atau tempat perawatan sangat berbahaya dan sebagian besar berada pada kondisi lingkungan yang panas dan bertegangan tinggi. 2. Perlunya dilakukan cek berkala pada komponen-komponen proteksi generator yang ada di PLTA Poso 2 sesuai dengan standar waktu yang ditentukan.

50

51

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2014. Daftar pembangkit listrik di Indonesia,. http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_pembangkit_listrik_di_Indonesia diakses: 13 Agustus 2014. Anonim, 2014. Proteksi generator, http://eprints.uny.ac.id/8460/3/bab%202%2008506134025.pdf , diakes: 23 Juli 2014. Anonim, 2014. Kaplan turbine, http://en.wikipedia.org/wiki/Kaplan_turbine, diakses: 7 Agustus 2014. Anonim, 2014. Turbines info, http://www.turbinesinfo.com/ , diakses: 7 Juli 2014. Ansyari, I. 2014. 20 pembangkit listrik terbesar di dunia. http://learnmine.blogspot.com/2013/07/pembangkit-listrik-terbesar-didunia.html , diakses: 13 Agustus 2014 Bandri, S. 2013. Analisa pengaruh perubahan beban terhadap karakteristik generator sinkron, Jurnal Teknik Elektro, No. 1, Vol. 2, Hal 42-48. Erwansyah, L, Wibowo, R.S., & Pujiantara, M. 2012. Proteksi ground fault untuk sistem 11 kV dengan Multiple Bus yang terhubung beberapa generator, bus ties, dan PLN, dengan sistem grounding yang berbeda-beda, JURNAL TEKNIK POMITS , No. 1, Vol. 1, Hal 1-6. Fauzan, A. 2009. Analisis governor pada pengaturan frekwensi pltgu di pt. Indonesia power UBP priok, http://www.gunadarma.ac.id/library/articles/graduate/industrialtechnology/2009/Artikel_10402008.pdf, diakses: 7 Juli 2014. Iwan, 2011. CT dan PT, http://iwan78.files.wordpress.com/2011/04/ct-dan-pt.pdf , diakses: 17 Juli 2014. Iwan, 2011. Konsep dasar dan ruang lingkup proteksi sistem distribusi, http://iwan78.files.wordpress.com/2011/04/sistem-proteksi.pdf , diakses: 13 Agustus 2014. Ridzki, I. 2013. Analisis pengaruh perubahan eksitasi terhadap daya reaktif, Jurnal ELTEK, No. 02, Vol. 11, Hal 31-41.

52

LAMPIRAN

Lampiran 1. Single line diagram generator & main transformer protection

53

Lampiran 2 Konversi Energi PLTA

Laporan Kerja Praktek Proteksi Generator

Recommend Documents