KERJA PRAKTEK DI PLTU OMBILIN
LAPORAN KERJA PRAKTEK di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN SISTEM EKSITASI GENERATOR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Ijazah Program Srata S1 Negara Pada Institut Teknologi Padang
Oleh: Rici Afrianto BP: 2009310004
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI PADANG 2012
SISTEM EKSITASI GENERATOR
LAPORAN KERJA PRAKTEK
Rici Afrianto 2009310004
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI PADANG 2012 LAPORAN KERJA PRAKTEK SISTEM EKSITASI GENERATOR
di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN Disusun oleh. Rici Afrianto 2009310004 Disahkan Oleh : Asman Har. Listrik dan Instrumen
Disetujui Oleh : Supervisor Har.Listrik
Mustika Efendi NIP. 8006245 Z
Hotman Armen NIP. 7095103 R Diketahui : Manajer PT. PLN (Persero) Sektor Kit. Ombilin Luthfy Triheru NIP. 5882068 B
HALAMAN PENGESAHAN
LAPORAN KERJA PRAKTEK SISTEM EKSITASI GENERATOR
di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN Disusun Oleh. Rici afrianto 2009310004 Disahkan Oleh : Ketua Jurusan Teknik Elektro
Disetujui Oleh : Pembimbing
Arfita Yuana Dewi., ST., MT. Diketahui : Dekan Fakultas Teknologi Industri Dr. Ir. M. Yahya, Msc.
PERNYATAAN KEASLIAN ISI LAPORAN KERJA PRAKTEK (KP) Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Rici Afrianto BP : 2009310004 Program Studi : Teknik Elektro Strata Satu (S1) Judul KP : SISTEM EKSITASI GENERATOR di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN
Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa Laporan Kerja Praktek yang telah penulis buat ini merupakan hasil karya sendiri dan bukan merupakan duplikasi serta tidak mengutip sebagian atau seluruhnya karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Sawahlunto,1 Oktober 2012
Rici Afrianto
KATA PENGANTAR Terlebih dahulu penulis mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa dimana atas Rahmat dan Ridhonya akhirnya Penulis dapat menyelesaikan laporan Kerja Praktek di PLTU Ombilin. Mengenai bahan dan sumber laporan ini Penulis sajikan berdasaran Kerja Praktek yang telah Penulis laksanakan serta ditambah dengan berbagai teori yang Penulis ambil dari beberapa buku pedoman serta Bapak Pembimbing yang telah membantu dari PLTU Ombilin. Waktu menjalani Kerja Praktek maupun dalam tahap penulisan laporan ini Penulis telah mendapat segala bantuan yang Penulis butuhkan baik berupa saran-saran maupun pemikiran dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada. 1. Kepada Allah S.W.T yang telah memberikan kesehatan sehingga saya dapat menyelesaikan laporan Kerja Praktek ini. 2. Ir. Hendri Nofrianto., MT. selaku Rektor Institut Teknologi Padang. 3. Dr. Ir. M. Yahya, Msc. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Padang. 4. Ibu Arfita Yuana Dewi, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Padang. 5. Zuriman Anthony, MT selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, saran dan nasehat dalam menyelesaikan laporan kerja praktek ini. 6. Bapak Luthfy Triheru selaku Manajer PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin. 7. Bapak Mustika Efendi selaku Asman Pemeliharan Listrik, Kontrol dan Instrument PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin. 8. Bapak Hotman Armen selaku Pebimbing Lapangan/Supervisor Pemeliharaan Listrik PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin. 9. Kepada Seluruh Staf dan Karyawan PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terimakasih banyak atas kerja sama dan bantuannya. 10. Kedua orang tua, dan keluarga yang telah memberikan do’a dan dorongan semangat serta bantuan baik materil dan moril, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Kerja Praktek ini. 11. Teman-teman dari Jurusan Teknik Elektro dan Angkatan ’09 yang telah memberikan dorongan dan motifasi serta bantuannya selama ini. 12. Serta semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung yang telah membantu menyelesaikan Laporan Kerja Praktek ini. 13. Ravindra w.s & rahmadi hermanto yang turut melaksanakan Praktek Kerja Lapangan di PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin terima kasih atas bantuan, support, motivasi, saran, canda tawa, dan kebersamaannya. Selanjutnya penulis mengucapakan Puji Syukur kehadirat_Nya sehingga menjadi amal baik dan mendapatkan hidayah/pahala dari Allah SWT. Akhirnya sebagaimana yang telah kita ketahui di dunia ini tidak ada satupun yang sempurna melainkan Allah SWT. Oleh karena itu Penulis berkeyakinan bahwa laporan yang Penulis sajikan masih lebih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu Penulis membuka diri untuk menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak demi kesempurnaan laporan ini di masa-masa mendatang. Atas perhatian serta partisipasi dari semua pihak, akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih.
Sawahlunto,1 Oktober 2012 Penulis DAFTAR ISI
1.1. 1.2. 1.3. 1.4.
BAB III 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.
HALAMAN PENGESAHAN PERUSAHAAN HALAMAN PENGESAHAN FAKULTAS KATA PENGANTAR ……....................................................................... i DAFTAR ISI …………………………………………………………….. ii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang ………………………………….…. …….. 1 Tujuan……………………………………………………… 1 Batasan Masalah…………………………………………… 2 Metode Penulisan………………………………………...... 2 BAB II TINJAUAN UMUM PT. PLN (PERSERO) OMBILIN 2.1. Sejarah Berdiri Perusahaan .................................................. 4 2.2. Struktur Organisasi PT PLN (Persero) ...................................7 2.2.1. Visi dan Misi Perusahaan......................................................... 2.2.2. Struktur Organisasi .................................................................. 2.3 Peralatan Utama PLTU Sektor Ombilin................................ 2.3.1 Boiler....................................................................................... 2.3.2. Precipitator, Stack................................................................... 2.3.3. Turbin...................................................................................... 2.3.4. Generator................................................................................ 2.3.5. Kondensator & Sistem Air Pendingin.................................... 2.3.6. Substation, transformer, transmission lines............................ 2.3.7 Sistem Kelistrikan PLTU Sektor ombilin.............................. 2.4. Sistem Pengoperasian PLTU Sektor Ombilin........................ 2.4.1. Pengolahan Air ...................................................................... 2.4.2. Sistem Bahan Bakar .............................................................. 2.4.3. Sistem Sirkulasi Air dan Uap ............................................... 2.4.4. Sistem Udara dan Gas Buang .............................................. SISTEM EKSITASI GENERATOR UNIT 1 PADA PLTU OMBILIN Pengertian Generator ……………………........................... 21 Pengertian Sistem Generator ……………………………... 24 Pengertian Sistem Eksitasi ................................................. Bagian-bagian Sistem Eksitasi ……………………………. 26
3.4.1. Rotating Dioda .................................................................... 3.4.1. Trafo Eksitasi ...................................................................... 3.4.2. Automatic Voltage Regulator (AVR).................................. 3.4.3. Batray................................................................................. 3.5. Prinsip Kerja Sistem Eksitasi ……………..…………........ .33 3.6. Keuntungan dan Kerugian Brushless Excitation Syistem.......36 3.6.1 Keuntungan ............................................................................ 36 3.6.2 Kerugian ..................................................................................37 BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan ……………………………..…………............. 37 4.2. Saran ..................................................................................... 38 DAFTAR PUSTAKA
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Listrik adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaannya oleh manusia, dimana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber energi primer seperti, potensial air, energi angin, minyak bumi, gas dan batubara. Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan yang penting bagi kehidupan manusia dewasa ini. Kebutuhan akan energi listrik cenderung meningkat setiap tahunnya. Hal ini disebabkan karena semakin banyaknya penduduk memerlukan dan menyadari arti pentingnya listrik untuk menunjang kehidupan sehari-hari. PT. PLN (persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin merupakan salah satu pensuplai energi listrik di Sumatera. PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin memakai sistem suplai listrik tenaga uap. PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin memiliki dua unit
pembangkit dengan daya setiap unit 100MW. PLTU ini menyalurkan daya ke sistem interkoneksi Sumatera. PLTU Ombilin mempunyai 2 buah unit generator, masing-masing unit memiliki kapasitas 100 MW. Pengaturan tegangan pada tiap-tiap generator dilakukan dengan mengatur besarnya arus eksitasi (arus penguat). Pengaturan besarnya arus penguat generator dilakukan oleh pengaturan tegangan otomatis. Bila arus eksitasi naik maka daya reaktif yang disalurkan generator ke sistem akan naik sebaliknya bila turun maka daya reaktif yang disalurkan akan berkurang. Jika arus eksitasi yang diberikan terlalu kecil, aliran daya reaktif akan berbalik dari sistem menuju ke generator sehingga generator menyerap daya reaktif dari sistem. Keadaan ini sangat berbahaya karena akan menyebabkan pemanasan berlebihan pada stator.
1.2.
Tujuan Adapun tujuan dari pembuatan laporan Kerja Praktek (KP) ini adalah sebagai berikut:
1. Memenuhi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana di Institut Teknologi padang. 2. Sebagai perbandingan antara ilmu yang didapatkan di bangku perkuliahan dengan ilmu yang didapat pada industri selama masa Kerja Praktek (KP). 3. meningkatkan pengetahuan dan wawasan dibidang teknologi khususnya mengenai pembangkitan energi listrik. 4.
Mengetahui struktur organisasi perusahaan tempat Kerja Praktek (KP).
5. Mempelajari sistem kelistrikan pada PLTU sektor Ombilin. 6. Mengetahui sistem eksitasi generator yang digunakan pada PLTU Ombilin. 1.3.
Batasan Masalah Untuk menghindari meluasnya permasalahan dalam penyusunan dan penulisan laporan Kerja Praktek (KP) ini, maka penulis hanya dapat membahas masalah mengenai sistem eksitasi generator pada PLTU sektor Ombilin.
1.4.
Metode Penulisan Adapun metode penulisan yang digunakan dalam mengumpulkan data untuk pembuatan laporan ini adalah sebagi berikut:
1. Observasi Yaitu melakukan penelitian langsung kelapangan untuk memperoleh data-data yang berhubungan dengan permasalahan. 2. Wawancara dan diskusi Melakukan Tanya jawab dengan sumber-sumber yang memahami permasalahan.
3. Study Literatur Mendapatkan data-data yang berhubungan dengan permasalahan melalui referensi.
1.5.
Sistematika Penulisan Untuk memudahkan dalam pembahasan penulisan laporan kerja praktek ini disusun menurut sistematika yang dibagi menjadi Empat BAB, yaitu:
BAB I
Berisi Pendahuluan
Berisikan tentang Latar Belakang, Materi Kerja Praktek (KP), Maksud dan Tujuan, Batasan Masalah, Metode Pengumpulan Data, dan Sistematika Laporan. BAB II
Tinjauan Umum PT. PLN (Persero) Sektor Ombilin
Berisikan tentang Sejarah Berdirinya PT.PLN (Persero) Pembangkitan Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin, Struktur Organisasi, Konversi Energi PLTU dan Sistem Kerja PLTU BAB III
Sistem Eksitasi Generator pada PLTU Ombilin
Berisikan tentang pengertian generator, Pengertian Sistem eksitasi, Bagian-bagian pendukung sistem eksitasi generator pada PLTU Ombilin dan Prinsip kerja sistem eksitasi generator pada PLTU Ombilin BAB IV
Penutup
Berisikan kesimpulan dan saran.
BAB II TINJAUAN UMUM PLTU OMBILIN
2.1
Sejarah Berdirinya PLTU Ombilin
Pembangunan PLTU Ombilin merupakan upaya pemerintah dalam rangka memenuhi kebutuhan akan pasokan daya listrik yang terus meningkat. Pembangunan PLTU Ombilin juga merupakan perwujudan program pemerintah yang tertuang dalam GBHN guna menunjang diversifikasi dan konversi energi dengan memanfaatkan sumber daya batu bara.
Berdasarkan surat keputusan 080.K/ 023/ DIR/ 1995, PT PLN (persero) Sektor Ombilin adalah salah satu unit organisasi yang berada didaerah Talawi- Sawah Lunto yang berjarak kurang lebih 120 Km dari kota Padang kearah utara. PT. PLN (persero) pembangkitan sumbagsel sistem interkoneksi kelistrikan sumbagsel – sumbagteng merupakan sistem kelistrikan antara Sumatera Bagian Selatan – Lampung dengan Sumatera Bagian Tengah – Sumatera Bagian Barat – Riau.Konstribusi kelistrikan yang disalurkan sektor pembangkitan Ombilin ke sistem interkoneksi sebesar 29,64 % dari total keseluruhan pembangkit yang ada di sistem interkoneksi Sumatera Bagian Barat dan Riau. Kotamadya Sawalunto Propinsi Sumatera Barat merupakan daerah penghasil pemanfaatan potensi batubara sebagai sumber energi listrik semakin penting mengingat keterbatasan sumber energi primer.Pembangunan Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) Ombilin – sijantang dengan menggunakan bahan bakar batubara merupakan salah satu cara pemanfaatan potensi batubara di daerah Sawalunto dan sekitarnya. PLTU Ombilin merupakan PLTU mulut tambang yang tersedia direncanakan beroperasi tahun 1986 dengan batubara Ombilin dari PT AICdan PT BA UPO. Namun realisasinya PLTU Ombilin baru memulai beroperasi sejak akhir tahun 1996. PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin dibentuk berdasarkan surat direksi PT. PLN (Persero) No. 080. K/023/DIR/1995, tanggal 18 September 1995 tentang pembuatan dan penetapan tingkat unit Sektor Pembangkitan Ombilin pada PT. PLN (Persero) Wilayah III Sektor Pembangkitan Ombilin yang membawahi daerah kerja Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) Ombilin dengan kapasitas terpasang 2 x 100 MW . Pada saat awal PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin berdiri berdasarkan surat Direksi No. 112. K/023/DIR 1996, tanggal 18 November 1996 tentang Unit Pelaksana PT. PLN (Persero) Pembangkitan dan Penyaluran Sumatera Bagian Selatan pada tanggal 01 Januari 1997, dibentuk unit Organisasi PT. PLN (Persero) Pembangkitan dan Penyaluran Sumatera Bagian Selatan Sektor Pembangkitan Ombilin. PLTU Ombilin terdiri dari 2 unit yaitu unit 1 dan unit 2, masing-masing unit memiliki kapasitas 100 MW. PLTU Ombilin baru beroperasi untuk pertama kalinya pada tanggal 26 Agustus 1996 untuk unit 1, sedangkan untuk unit 2 baru beroperasi pada tanggal 15 November 1996. Gardu induk Pada PLTU Ombilin menggunakan Gas insulated Switchgear ( GIS ) yang beroperasi lebih awal yakni pada tanggal 1 april 1996. Pembangunan PLTU Ombilin unit 1 dan unit 2 di daerah Sawahlunto telah melalui tahapan-tahapan yang standar dan tentunya juga telah mempertimbangkan beberapa aspek yang menunjang untuk diputuskannya pembangunan suatu prmbangkit yang sesuai dengan infrastruktur yang ada. Adapun tahapan pembangunan PLTU Ombilin antara lain dimulai dengan tahap pasca konstruksi, tahap konstruksi, tahap operasi, tahap pasca operasi. Pada bulan Juli 1993 kunstruksi utama dimulai dan secara bertahap pembangunan PLTU Ombilin unit 1 dan unit 2 mulai dikerjakan, 3 (tiga) tahun kemudian yaitu pada bulan Juli 1996,unit 1 beroperasi disusul pada tahun yang sama yaitu pada bulan November 1996 PLTU
unit 2 kemudian beroperasi, sedangkan PLTU itu sendiri dimungkinkan dapat beroperasi selama ± 30 tahun. Tenaga listrik yang dihasilkan PLTU Ombilin melalui generator dengan tegangan 11,5 kV dinaikan menjadi 150 kV melalui trafo utama. Kemudian disalurkan melalui taringan tegangan tinggi 150 kV yang terhubung ke sistem interkoneksi Sumbagsel, Sumbagteng yang dikendalikan oleh Pusat Penyaluran dan Pengaturan Beban Sumatera (P3BS). Tahapan-tahapan pembangunan PLTU, kantor dan sarana penunjang lainnya adalah sebagai berikut : No.
Tanggal/Bulan/Tahun
Proses
1. 2.
Juli 1993
Awal pembangunan
Februari 1996
Awal dimulai Comissioning
3.
26 Agustus 1996
Pengoperasian PLTU unit 1
4.
05 November 1996
Pengoperasian PLTU unit 2
5.
15 Desember 1997
Serah terima proyek selesai
6.
2001
PLTG bergabung berkapasitas 3 x 21,35 MW yang berlokasi di Kecamatan Pauh limo Padang.
Sedangkan hasil total yang diperoleh pada tahun 2001 adalah : 1. Produksi energi listrik adalah 849.790 MW 2. Pemakaian batu bara adalah 371.895 ton 3. Pemakaian solar adalah 3.663.961 liter Dengan demikian kapasitas terpasang PLTU Ombilin 2 x 100 MW yang akan melayani sistem kelistrikan Sumbar Riau melalui sistem interkoneksi (sistem ring) 150 KV. 2.2 2.2.1
Struktur Organisasi PLN Visi dan Misi Perusahaan PT. PLN (Persero) memiliki visi dan misi sebagai berikut : Visi : Diakui sebagai perusahaan kelas dunia yang bertumbuh kembang, unggul dan terpercaya dengan bertumpu pada potensi insani. Misi : a) Menjalankan bisnis kelistrikan dan bidang lain yang terkait, berorientasi pada kepuasan pelanggan, anggota, perusahan dan pemegang saham.
b) Menjadikan tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan kualitas kehidupan masyarakat. c) Mengupayakan agar tenaga listrik menjadi pendorong kegiatan Ekonomi. d) Menjalankan kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan. Motto : “ LISTRIK UNTUK KEHIDUPAN YANG LEBIH BAIK “ “ ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE “ 2.2.2
Struktur Organisasi Struktur organisasi di PT PLN (Persero) Sektor Ombilin merupakan suatu susunan yang didalamnya terdapat bagian-bagian yang saling menunjang untuk tercapainya tujuan perusahaan. Dimana PT PLN (Persero) Sektor Ombilin dipimpin oleh seorang manager yang dibantu 5 orang Assistant Manager, yaitu : 1. Assistant Manager Engineering 2. Assistant Manager Operasi 3. Assistant Manager Pemeliharaan 4. Assistant Manager Coal & Ash Handling 5. Assistant Manager SDM dan ADM Dalam melaksanakan tugasnya setiap Assistant Manager dibantu oleh beberapa Supervisor : a. Assistant Manager Engineering Mempunyai tugas melakukan perencanaan dan evaluasi pengoperasian pemeliharaan pembangkitan tenaga listrik. Dalam menjalankan tugasnya, Assistant Manager Engineering dibantu oleh staf fungsional. b. Assistant Manager Operasi Mempunyai tugas / bertugas dalam pelaksanaan pengoperasian unit pembangkit tenaga listrik dengan rencana & prosedur yang ditetapkan dalam menjalankan tugasnya, Assistant Manager Operasi dibantu oleh 5 orang Supervisor, yaitu : 1. Supervisor Operasi Shift A 2. Supervisor Operasi Shift B 3. Supervisor Operasi Shift C 4. Supervisor Operasi Shift D 5. Supervisor Analisis Kimia c. Assistant Manager Pemeliharaan Dalam menjalankan tugasnya Assistant Pemeliharaan dibantu oleh : 1. Supervisor Pemeliharaan Listrik dan proteksi 2. Supervisor Pemeliharaan Kontrol dan Instrument 3. Supervisor Pemeliharaan Boiler 4. Supervisor Pemeliharaan Turbin
d. Assistant Manager Coal dan Ash Handling
1. 2. 3. 4.
Dalam menjalankan tugasnya Assistant Manager Coal dan Ash Handling dibantu oleh 4 orang Supervisor yaitu: Supervisor Operasi Coal & Ash Supervisor Pemeliharaan Coal Handling Supervisor Pemeliharaan Ash Handling Supervisor Bahan bakar & Energi primer e. Assistant Manager SDM & ADM Mempunyai tugas SDM & ADM. Dalam menjalankan tugasnya Assistant Manager SDM & ADM dibantu oleh 5 orang Supervisor, yaitu : 1. Supervisor SDM & Umum 2. Supervisor Anggaran & Keuangan 3. Supervisor Akuntansi 4. Supervisor Logistik f. Manager Unit PLTG Pauh Limo Manager Unit PLTG Pauh Limo dibantu oleh 3 orang Supervisor, yaitu : 1. Supervisor Operasi 2. Supervisor Pemeliharaan 3. Supervisor Administrasi & Keuangan 2.3
Peralatan Utama PLTU Sektor Ombilin Peralatan utama PLTU Ombilin secara umum dibagi beberapa bagian, yaitu :
2.3.1
Boiler Boiler adalah station untuk melakukan proses pemanasan yang akan merubah air menjadi uap. Boiler memiliki beberapa peralatan bantu, yaitu : 1. Economizer Economizer berfungsi untuk meningkatkan temperatur air ( pemanasan awal) sebelum masuk ke boiler untuk selanjutnya di alirkan ke steam drum, komponen ini berada dalam boiler yang terdiri dari rangkaian pipa-pipa (tubes) yang menerima air dari inlet. Sumber panas yang diperlukan oleh alat tersebut berasal dari gas buang dalam boiler. Air mengalir dalam pipa–pipa, sementara di luar mengalir gas panas yang berasal dari hasil p embakaran boiler. Selanjutnya steam panas tersebut dimanfaatkan untuk memanaskan air sehingga temperaturnya meningkat.
Penggunaan Economizer untuk pemanasan awal sangatlah penting, karena: a. Hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi boiler secara keseluruhan, karena panas yang ada pada steam bisa dimanfaatkan untuk melakukan usaha. b. Dengan memanaskan air sebelum air diubah menjadi steam di Boiler, berarti mempermudah kerja Boiler, hanya sedikit saja panas yang perlu ditambahkan. c. Pemanasan air hanya akan mengurangi Thermal Shock pada Boiler. 2. Boiler Drum
Berfungsi untuk menyimpan air dalam volume yang besar dan untuk memisahkan uap dari air setelah proses pemanasan yang terjadi dalam Boiler. Secara umum, ada empat jenis pipa sambungan dasar yang berhubungan dengan Steam Drum, yaitu: Feed Water Pipe Berfungsi mengalirkan air dari Economizer ke Distribution Pipe yang panjangnya sama persis dengan Steam Drum. Distribute Pipe berfungsi mengalirkan air dariEconomizer secara merata keseluruh bagian Steam Drum. a.
Downcomer atau Pipa turun Ditempatkan disepanjang bagian dasar Steam Drum dengan jarak yang sama antara yang satu dengan yang lainnya. Pipa-pipa ini mengalirkan air dari Steam Drum menuju Boiler Circulating Pump. Boiler Water Circulating Pump (BWCP) digunakan untuk memompa air dari Downcomer dan mensirkulasikannya menuju Waterwall yang kemudian air tersebut dipanaskan oleh pembakaran di Boiler dan dikirim kembali ke Steam Drum. b.
Waterwall Pipe Terletak dikedua sisi Steam Drum dan merupakan pipa-pipa kecil yang berderet vertikal dalam Boiler, setiap pipa disambung satu sama lain agar membentuk selubung yang kontinu dalam Boiler. Konstruksi seperti ini disebut konstruksi membran. Waterwallbertugas menerima dan mengalirkan air dari Boiler Circulating Pump kemudian dipanaskan dalam Boiler dan dialirkan ke Steam Drum. c.
Steam Outlet Pipe Merupakan sambungan terakhir, diletakkan dibagian atas Steam memungkinkan Saturated Steam keluar dari Steam Drum menuju Superheater. d.
Drum untuk
Dalam Steam Drum, Saturated Steam akan dipisahkan dan diteruskan untuk pemanasan lebih lanjut di Superheater, sedangkan airnya tetap berada dalam Steam drum dan dialirkan ke Down Comer, dari sini proses akan dimulai lagi. Selain pipa tersebut, juga terdapat Blowdown Pipa yang letaknya dibagian bawah Steam Drum, tepat dibawah permukaan air. Saat air berubah menjadi uap, kotoran-kotoran air akan tetap tinggal di air dalam Steam Drum. Jika konsentrasi kotoran tersebut menjadi tinggi, kemurnian steam yang keluar dari Steam Drum akan terpengaruh dan akan terbawa ke Super Heater ataupun ke Turbin. Pipa Blowdown akan menghilangkan sebagian kotoran air Boiler dari permukaan Steam Drum, dan mengalirkannya sehingga dapat mengurangi konsentrasi kotoran dalam air Boiler, dan pada akhirnya dapat menjaga Super Heater dan Turbin tetap bersih. 3. Down Comer Down Comer berupa pipa berukuran besar, yang menghubungkan bagian bawah boiler drum dengan Lower Header. Down comer berfungsi untuk mengalirkan air turun dari boiler drum menuju lower header. Dari lower header air akan masuk ke tube wall (riser) untuk diubah menjadi uap dan kembali ke boiler drum.
4. Tube Wall Panas yang dihasilkan oleh proses pembakaran di dalam furnace sebagian diberikan kepada air yang ada di dalam tube wall sehingga air berubah menjadi uap. Selain berfungsi untuk merubah air menjadi uap tube wall juga mencegah penyebaran panas dalam furnace ke udara luar. 5. Heater a. Superheater Superheater merupakan kumpulan pipa Boiler yang terletak dijalan aliran gas panas hasil pembakaran. Panas dari gas ini dipindahkan ke Saturated Steam yang ada dalam pipaSuperheater, sehingga berubah menjadi Super Heated Steam. Superheater ini ada dua bagian, yaitu Primary Superheater dan Secondary Superheater. Primary Superheater merupakan pemanas pertama yang dilewati olehSaturate Steam setelah keluar dari Steam drum, setelah itu baru melewati Secondary Superheater dan menjadi Super Heated Steam. SH Steam akan dialirkan untuk memutarHigh Presure Turbin, dan kemudian tekanan dan temperaturnya akan turun. a) Low Temperature Super Heater (LTSH) b) High Temperatur super Heater (HTSH) b. Re-Heater Setelah tekanan dan temperatur SH Steam turun maka SH Steam tersebut akan dikembalikan ke Boiler untuk pemanasan ulang. Pemanasan ulang ini berlangsung di bagian Boiler yang disebut Re-Heater yang merupakan kumpulan pipa Boiler yang diberi panas dari gas pembakaran seperti Superheater. Jadi Re-Heater berfungsi untuk menaikkan temperatur SH Steam tanpa mempengaruhi tekanannya. Di bagian Re Heater, SH Steamakan dikembalikan untuk memutar Intermediate Presure Turbine(IP) dan Low Presure Turbine (LP). c. Air Pre-Heater Air Pre-Heater adalah instrument yang sistem kerjanya berputar dengan putaran rendah dan berfungsi untuk memanasi udara pembakaran sebelum dikirim ke Furnace. Pemanas Udara pembakaran tersebut diambil dari gas buang hasil pembakaran dariFurnace yang dialirkan melalui Air Pre-Heater sebelum dibuang ke Chimney. 6. Desuperheater Desuper Heater terletak diantara Low temperatur super heater dan high temperature super heater yang berfungsi untuk mengendalikan temperature uap dengan cara memancarkan air dari pemanas tekanan tinggi ke dalam uap. Untuk pengoperasian boiler ini ada beberapa sistem pendukung utama yang terdiri dari : a) Sistem bahan bakar b) Sirkulasi air dalam boiler c) Sistem udara bahan bakar d) Sistem gas buang
s uap uap p aker utama
Gambar 2.1. Sistem Pengubahan air menjadi uap dalam Boiler (Sumber : PT. PLN Persero ) Data teknik Boiler : : GEC ALSTHOM Stein Industrie France : single drum : 420 ton/ hr : 110 bar abs : 513oC : batu bara 2.3.2
Precipitator, stack Batubara yang dibakar akan menghasilkan Burning carbon dioxide (CO2), sulphur dioxide (SO2) dan nitrogen oxides (NOx). Gas – gas ini dikeluarkan dari Boiler. Bottom ash atau abu yang lebih tebal / berat yang terbuat dari serpihan coarse dijatuhkan ke bawah Boiler dan masuk ke silo untuk dibuang. Fly ash atau abu yang sangat ringan terbawa oleh gas panas di dalam Boiler. Fly Ash ini dtangkap oleh electrostatic precipitator ( ESP ) sebelum gas buang terbang ke udara melalui cerobong asap ( Stack / Chimney ). ESP berfungsi sebagai filter udara yang menyaring atau menangkap 99.4% fly ash. 2.3.3
Turbin Turbin adalah alat yang berfungsi untuk merubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Pada PLTU Ombilin yang digunakan adalah turbin uap (steam turbin), memiliki sudu-sudu 20 tingkat. Sudu-sudu pada turbin ini terdiri dari sudu tetap dan sudu gerak. Turbin uap ini juga dilengkapi dengan 2 (dua) Main Stop Valve dan 4 (empat) Governor Valve. Spesifikasi Steam Turbin di PLTU Ombilin adalah sebagai berikut :
imum
: Condensing turbin, silinder tunggal, poros tunggal, non reheatdan mempunyai kemampuan operasi dengan 5 jenis pemanasan pendahuluan (Regenerative Feed Heating System). Type/tingkat : impuls/ 20 tingkat : 100 MW : 110 MW dalam kondisi throttle valve terbuka lebar (VWO ) dan 5% over pressure.
disi guarantee output : uap : 100 bar p : 510oC : 3400 KJ/ Kg ap : 373,4 T/ hr condenser : 0,091 bar n putar poros : 3000 rpm : GEC ALSTHOM Rateu La Courneuve : TC 114 MV 140 uap keluar : 96 mbar 2.3.4
Generator Generator merupakan peralatan yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi elektrik. Pada PLTU Ombilin ini generator yang digunakan adalah generator sinkron yang mempunyai 2 buah kutub.
2.3.5
Kondensator (Condensers) & Sistem Air Pendingin (cooling water system) Air pendingin dialirkan ke dalam pembangkit dan disirkulasikan melalui pipa – pipa di dalam kondensor, yang digunakan untuk mendinginkan uap yang berasal dari turbin. Air pendingin yang bisa diambil dari air laut akan mendinginkan uap panas sehingga berubah menjadi air murni kembali dan disirkulasikan kembali ke Boiler untuk dipanaskan menjadi uap dan memutar turbin. Air pendingin yang diambil dari laut sekarang menjadi hangat karena adanya pertukaran panas di dalam kondensor, dibuang kembali ke sungai.
2.3.6
Substation, transformer, transmission lines Listrik yang dihasilkan oleh generator biasanya mempunyai tegangan 6,000 Volt atau 11,000 Volt akan dinaikan tegangannya menjadi 150,000 Volt ( 150kV ) atau 500,000 Volt ( 500kV ) melalui transformer sesuai system kelistrikan di Indonesia dan dialirkan ke Gardu Induk ( substation ) untuk didistribusikan. Kenaikan tegangan tersebut diperlukan untuk keperluan pendistribusian hingga ratusan kilometer ke wilayah lain melalui jaringan transmisi. Untuk penggunaan sehari – hari ataupun industri, tegangan tinggi tersebut akan diturunkan kembali melalui transformer menjadi 380 Volt ( phasa ke phasa ) atau lebih dikenal 220 Volt ( phasa ke netral ).
2.3.7
Sistem Kelistrikan di PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin mempunyai dua unit pembangkit dengan kapasitas terpasang 2 x 100 Mw. Sistem kelistrikan di PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin menurut tegangan yang digunakan, yaitu :
1. Sistem 150 KV 2. Sistem 6 KV 3. Sistem 380 V 4. Sistem 220 V 5. Sistem Uninteruptable power suply (UPS) 220 V 6. Sistem 48 V DC
Gambar 2.2 Sistem kelistrikan PLTU Ombilin (Sumber : PT. PLN Persero ) Konstruksi Generator adalah seporos dengan turbin sehingga dengan berputarnya Turbin maka Generator ikut berputar. Generator dilengkapi dengan penguatan dari exciter maka generator menghasilkan energy listrik 3 phasa dengan tegangan 11,5 kV. Selanjutnya disalurkan melalui Generator Transformer sehingga tegangannya dinaikan menjadi 150 kV menuju Gas Insulated Switchgear(GIS) yang merupakan switch yard 1,5 CB. Sistem penyaluran melalui saluran udara tegangan tinggi 150 kV menuju GI Salak dan GI Indarung. 2.4
Sistem Pengoperasian PLTU Sektor Ombilin PLTU berbeda dengan PLTA yang hanya memiliki system lebih sederhana berupa pengolahan air saja, PLTU memiliki semua teknologi yang dibutuhkan mulai dari pengolahan air, pengolahan bahan baker batu bara serta diesel (High Speed Diesel), teknologi pengolahan pembuangan limbah (asap dan debu hasil pembakaran batu bara), teknologi transportasi batu bara, teknologi pendinginan dengan menara pendingin dan masih banyak lagi teknologiteknologi sederhana yang membentuk PLTU Ombilin ini menjadi system terbesar pembangkit tenaga. Sistem-sistem itu secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi : 1. Sistem Pengolahan Air 2. Sistem Bahan Bakar (batu bara dan HSD) 3. Sistem Air dan Uap
4. Sistem Udara dan Gas Buang Skema umum alur konversi energi dari pengoperasian PLTU Ombilin ini adalah:
Gambar 2.3 . Skema Konversi Energi PLTU Ombilin 2.4.1
Sistem Pengolahan Air
Air merupakan salah satu komponen yang penting untuk memenuhi kebutuhan PLTU Ombilin dalam pembangkitan energi listrik dengan tenaga uap. Air yang digunakan diambil dari sungai Ombilin setelah memelalui beberapa tahap pengolahan.
Sistem pengolahan air dibedakan atas dua bagian yaitu : 1. Sistem eksternal 2. Sistem internal
A. Sistem eksternal Sistem eksternal dilakukan di Pretreament Plant dan Water Treatment Plant. Pengolahan air bertujuan untuk mengolah bahan mentah air (air sungai) menjadi air murni yang siap untuk diubah menjadi uap sehingga dapat membangkitkan energi listrik.
Sirkulasi air di preatreatment dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar 2.4. Sirkulasi air di pretreatment ( Sumber : PT. PLN Persero )
Gambar 2.5 Sistem WTP (Sumber : PT. PLN (Persero)
1. Air Sungai Ombilin Air sungai dipompakan dengan menggunakan River Water Pump (RWP). Di PLTU Ombilin ada tiga buah RWP yang pengoperasiannya ditentukan dengan kebutuhannya. Jika kebutuhan air 580 ton maka pompa yang digunakan dua buah RWP. Sedangkan satunya lagi dalam keadaan stand by. Sistem pengaturannya diatur secara otomatis.
Sebelum air menuju clarifier terlebih dahulu masuk kedalam mixer. Mixer merupakan tempat pengadukan zat-zat kimia seperti : Alum/Tawas, yaitu untuk membuat flok dan koagulan dan untuk mempermudah pengendapan kotoran. Polyelektrolit, yaitu untuk mempercepat proses pengendapan, yaitu dengan mengikat partikel-partikel zat terlarut yang terdapat dalam air sehingga dijadikan butiran-butiran yang melayang-layang di dalam air menjadi berat dan mengendap di dalam air. Sodium Hypocloride, yaitu untuk menghambat pertumbuhan lumut dan membunuh mikroorganisme. Kapur, yaitu untuk menaikkan pH air. Setelah melalui mixer kemudian diteruskan ke clarifier yang terlebih dahulu air tersebut disaring ke Bar Screen yang gunanya untuk menyaring benda-benda yang berukuran besar,kemudian air dipompakan ke Bak Clarifier.
a.
Bak Clarifier
Clarifier ini merupakan bak pengendapan dimana pada bak ini dilengkpai dengan pulsator. Pulsatorberfungsi untuk menyalurkan atau mendistrikbusikan air bersih yang akan menuju Storage Basin.
b.
Storage Basin (Bak Penampungan)
Storage Basin berfungsi sebagai bak penampungan air dari clafifier yang kemudian dipompakan untuk :
2. Water Service (Pelayanan Air) Water service merupakan air umpan Sand Filter (Saringan Pasir) dan untuk Service water yaitu air yang digunakan untuk air minum dan sanitasi (kesehatan) di PLTU Ombilin yang diinjeksikan denganSodium Hypoclorid.
a.
Pengolahan air yang dilakukan di Water Treatment Plan (WTP) adalah sebagai berikut : Sand Filter (penyaringan pasir)
b. c. d.
e.
f. g.
Umpan Sand filter ini merupkan tempat penyaringan awal yang kemudian air tersebut di pompakn melalui Sand filter yang beriksi pasir berutujuan untuk menyaring kotoran-kotoran yang masih terbawa dari Storage Basin. Clear Well (Penampungan air bersih) Berfungsi untuk menampung air bersih yang dipompakan dari Sand Filter. Aktivated Carbon Filter (Saringan Karbon Aktif) erfungsi untuk menghilangkan warna, bau, rasa dan sebagai pengikat zat-zat organik. Cation Exchanger (Penukar Kation) Berfungsi untuk melepas H+ dan mengikat zat-zat yang terlarut pada air tersebut. Setelah beroperasi lebih kurang 18 jam Cation Exchanger akan menjadi jenuh diregenerasi (diinjeksikan) dengan Hcl selama kurang lebih 30 menit. Anion Exchanger (Penukaran Ion) Berfungsi untuk melepaskan OH, seperti halnya pada Cation Excharger setelah beroperasi lebih kurang 18 jam maka anion exchanger akan jenuh sehingga perlu diinjeksikan NaOH selama lebih kurang 30 menit. Mixed Bed (Bak Pencampur) Merupakan alat pencampur yang akan menangkap zat-zat yang lolos dari cation exchanger sehingga air yang keluar dari mixed bed adalah air yang bebaas mineral. Demineralizer Tank (bak penampungan air mineral) Merupakan penampungan air bebas mineral dan dipompkan dengan make up pump untuk sistem internal unit
3. Make up cooling Tower (menara penampungan air dingin) Make up cooling tower berguna untuk air penampungan pada cooling tower. Air cooling tower ini digunakan untuk mendinginkan uap bekas pada condenser. Air untukcooling tower ini dipompkan dari storage basin dengan menggunkan cooling tower make up pump dan diinjeksikan dengan beberapa zat yaitu : a. sodium hypoclorid Berfungsi untuk membunuh mikro organisme yang terdapat dalam air b. cooper corrotion inhibitor Berfungsi untuk menghambat terjadinya korosi tembaga (Cu) pada pipa condensator c. Asam Clorid Berfungsi untuk meningkatkan derajat keasaman air dari cooling tower air dipompakan ke circulating water intake pit, kemudian dipompakan lagi olehcirculating water pump ke Condensor yang berfungsi untuk mendinginkan uap bekas. Dari Condensor air masuk ke bak cooling tower lagi dengan demikian sirkulasi air pendingan merupakan sirkulasi tertutup. Kemudian air pada cooling tower diambil pada storage basin dengan cooling tower masuk make up pump.
4. Diesel Fire Fighting (Pemadam kebakaran) Merupakan seperangkat alat yang digunakan untuk memadamkan kebakaran apabila terjadi kebakaran.
B. Sistem Internal Sistem internal dimulai dari Hot well, air demineralizer tank dipompakan denganmake up ke Hot well, begitu air condensat yang berasal dari condensor ke Hot well. Air dari Hot well dipompakan ke Low Presure Heather yang terdiri dari 2 buah yaitu : a.
LPH1 dengan temperature sekitar 49°C - 72°C dan pressure antara 0,5 bar – 0,9 bar b. LPH 2 dengan temperature sekitsr 56°C - 110°C dan pressure antara 0,9 bar – 1,5 bar Adapun Hydrazine, digunakan utnuk mengikat oksigen yang terlarut dalam air, sedangkan Amoniak, digunakan utnuk menstabilkan derajat keasaman ( PH ) air supaya netral (PH 6,2-7,8). Di LPH temperatur akan naik karena uap ekstrasi dari turbin.tersebut Air dari LPH masuk ke dearator untuk membuang gas-gas yang terlarut dalam temperatur air dimana pemanasan terjadi dengan menggunakan uap ekstrasi dari turbin yang bercampur langsung dengan air. Selanjutnya air masuk ke feed water tank dengan menggunakan boiler feed pump air dialiri ke high presure Heater (HPH) dengan tekanan antara 7 bar – 14 bar. Di HPH temperatur air akan bertambah karena adanya pemanasan uap ekstrasi dari turbine sebesar 200°C - 304°C. Air dari HPH masuk ke economizer, pada economizer terjadi pemanasan oleh aliran gas buang dari sisa pembakaran. Dari economizer air masuk ke drum boiler. Uap yang dihasilkan di boiler drum masuk ke Superheater dan temperaturnya telah mencapai kurang lebih 5050C kemudian masuk ke Desuperheaternya yang menghasilkan uap air dengan menginjeksikan hidrazine. Pada dearator ini juga terjadi kenaikan kering dengan temperatur 5100C, uap kering inilah yang siap menutar turbin akan masuk ke condenser yang kemudian didinginkan atau di embunkan dengan menggunkan air pendingan daricooling tower, air dari hasil pengembunan akan ditampung di Hot Wall. Adapun Hydrazine, digunakan untuk mengikat oksigen yang terlarut dalam air, sedangkan amoniak digunakan untuk menstabilkan derajat keasaman (PH) air supaya netral (PH 6,2 - 7,2). 2.4.2 1.
Sistem Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan adalah sebagai berikut :
High Speed Diesel (HSD) Bahan bakar solar digunakan untuk pembakaran awal yaitu disaat unit batu bara dioperasikan hingga beban sekitar 35 MW dan pada saat terjadi trip. Bahan bakar solar yang diterima dari Pertamina Padang terlebih dahulu ditampung pada tangki HSD yang telah disiapkan . Di PLTU Ombilin terdapat 2 buah tangki HSD yaitu : a. Satu tangki untuk Storage Tank dengan kapasitas 620 kl b. Satu tangki untuk Daily Tank dengan kapasitas 220 kl.
Selanjutnya minyak diesel HSD tersebut dikabutkan di burner dan dinyalakan dengan busi listrik (ignitor). 2. a. b. c. d. e.
Batu Bara Peralatan utama pada system bahan bakar batu bara adalah : Coal bunker Coal Feeder Coal Mill Sealing Air Fan Primary Air Fan
Peralatan coal bunker digunakan sebagai tempat penampungan batu bara sebelum batu bara tersebut digiling di dalam coal mill. Sebelum ditampung pada coal bunker , batu bara tersebut telah melalui Reclaim Hooper, Crush House, Transfer Tower dengan menggunakan belt conveyor yang dilengkapi dengan Magnetik Separator dan Metal Detector. Pada crusher house ini batu bara akan dipecah sehingga ukurannya sekitar 40 mm. Setiap unit boiler mempunyai empat buah coal bunker dan setiap coal bunker bertugas menyuplai satu buah coal mill. Kapasitas masing-masing coal bunker dalah 160 ton. Dari coal bunker batu bara ditransfer ke coal mill dengan menggunakan bantuan coal feeder.Coal feeder berfungsi untuk menyuplai batu bara ke dalam mill sesuai dengan kebutuhannya. Volume batu bara yang disuplai ke dalam mill pada akhirnya akan menentukan banyaknya uap yang akan diproduksi oleh boiler. Coal mill adalah alat untuk menggiling batu bara menjadi serbuk yang sangat halus. Batu bara yang halus ini dapat membantu proses pembakaran menjadi sempurna dan cepat. Untuk satu unit terdapat empat coal mill dan satu coal mill mempunyai empat keluaran.masing-masing keluaran menuju setiap sudut (corner) pada boiler. Serbuk batu bara yang dihembuskan ke ruang bkar boiler dibantu dengan bantuan udara dari Primary Air Fan (PAF). Primary air fan ini juga membantu proses pembakaran pada boiler, karena sebelumnya sudah ada nyala api (burner) maka serbuk batu bara tersebut terbakar. Setelah aapi batu bara sudah normal selanjutnya burner solar dimatikan. Seperti sudah dijelaskan di atas bahwa untuk penyalaan awal di ruang bakar boilerbahan bakar adalah HSD. HSD dipakai sampai daya yang dibangkitkan generator untuk setiap unit sampai maksimal + 35 MW. Kemudian dari 35 MW 60 MW bahan bakar boileradalah batu bara yang diambil dari dua buah silo (coal bunker ). Dari 60 MW sampai beban maksimum (100 MW) batu bara di tambah satu silo lagi. Sedangkan dari 25 MW sampai 35 MW adalah masa transisi dari bahan bakar HSD ke bahan bakar batu bara. 2.4.3
Sistem Sirkulasi Air dan Uap Air dipompakan ke dalam boiler dengan menggunakan pompa air pengisi (Boiler Feed Pump/BFP), melalui katup pengatur. Sebelum masuk ke dalam boiler drum air dipanaskan terlebih dahulu di low pressure heater juga dipanasi di high pressure heaterdengan menggunakaan uap ekstrasi dari turbin dan kemudian dipanaskan di economizerdengan menggunakan panas sisa pembakaran pada boiler, sehingga temperatur air mendekati titik didihnya.
Gambar 2.6 Siklus air dan uap (Sumber : PT. PLN (Persero) Dari ecomonizer air disalurkan ke boiler drum. Dari boiler drum bersirkulasi melalui down comer berupa pipa berukuran besar yang menghubungkan bagian bawahboiler drum dengan lower header. Dari lower header air akan masuk ke tube wall(riser)berupa didnding segi empat (berupa pipa-pipa) yang mengitari ruang bakar. Panas yang dihasilkan dri proses pembakaran di dalam ruang bakar sebagian diberikan pada air yang berada dalam tube wall sehingga air berubah menjadi uap basah. Uap hasil penguapan daritube wall terkumpul dalam boiler drum. Uap akan mengalir ke dalam puncak boiler drummelewati steam separator (pemisah uap) dan screen dryer (pengering uap), lalu keluar dari drum dalam keadaan kering menuju superheater yang terdiri dari low temperatue superheater dan high temperature superheater yang berfungsi sebagai pemanasan lanjut.uap panas dari superheater disalurkan melelui desuperheater yang bertujuan untuk mengatur temperatur uap menuju turbin.butir-butir air yang terpisah dari uap boiler drumakan jatuh bersirkulasi kembali bersama air masuk. Sebagian uap bekas dari turbin ditampung di condensor. Pada condensor tejadi pengembunan dengan bantuan air pendingin dari cooling tower. Air hasil pengembunan akan ditampung pada hot well. Air tersebut akan dipompakan menuju low pressure heater(LPH) dengan bantuan condensate pump. Air dari LPH akan disalurkan pada deaeratordan terjadi pula pemanasan di dalam deaerator dengan menggunakan uap ekstrasi dari turbin, dimana pada deaerator tersebut air condensate bercampur dengan langsung dengan uap pemanasan dari turbin. Fungsi dari deaerator ini adalah untuk mengurangi kandungan gas dalam air pengisi (water condensate). Air dari deaerator tersebut ditampung pada feed water tank dan dipompakan dengan menggunakan boiler feed pump menuju high pressure heater. 2.4.4 1.
Sistem Udara dan Gas Buang Sistem Udara
Proses pembakaran pada furnace udara diambil dari luar dengan menggunakanforce draft fan yang merupakan kipas udara yang menghisap uadar luar dengan menghembuskan ke ruang bakar melalui tubular air heater. Pada tubular air heater udara dipanaskan sehingga temperatur udara pembakaran +300oC guna menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna. Sebagian daari udara panas setelah melalui tubular air heater, dihisap dan dinaikkan tekanannya oleh primary air fansebagi udara primer. udara ini digunakan untuk mengeringkan batu bara di dalam coal millserta menghembuskan sebuk batu bara ke dalam ruang bakar melalui coal burner. Sistem Gas Buang Percampuran udara dan bahan bakar bereaksi dalam proses pembakaran yang menghasilkan panas dan gas buang, abu (bottom ash) dan debu (fly ash). Gas buang ini mengalir dari ruang bakaar di dalaam saluran gas buang (flue gas duct) menuju cerobong (stack). Panas dari gas buang ini sebelum menuju cerobong dimanfaatkan untuk memanaskan superheater dan economizer dan kemudian gas buang dialirkan ke tubular air heater dan dimanfaatkan untuk memanaskan udara. Dari tubular air heater gas buang tersebut masuk ke electrostatic precipitator. Pada electrostatic precipator ini terjadi penangkapan debudebu yang keluar bersama gas buang. 2.
Debu-debu yang menempel pada electrostatic precipitator ditampung di dalam ash hooper yang kemudian di tampung pada ash silo untuk dibuang ke tampat pembuangan. Sedangkan gas bersih keluar dari electrostatic precipitator dibuang ke cerobong melaluiinduce draft fan (IDF) yang merupakan kipas hisap yang menghisap gas buang dari dalam ruang bakar dan melalui cerobong.
BAB III SISTEM EKSITASI GENERATOR 3.1.
Pengertian Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagaipembangkit listrik. Generator arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Kumparan medan generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan kumparan jangkarnya terletak pada stator. Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak- balik dan rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator. Kumparan medan adalah kumparan yang diberi supply arus DC sehingga membangkitkan medan magnit. Medan magnit itu menimbulkan flux magnit, sedangkan kumparan yang lain membangkitkan gaya gerak listrik. Generator kutub dalam ialah apabila kumparan medan terletak pada rotor dan kumparan jangkar terletak pada statornya. Generator kutub
luar ialah apabila kumparan medan terletak pada statornya dan kumparan jangkar terletak pada rotornya atau kumparan jangkar berputar. Pada generator AC sinkron, stator ditempatkan pada rumah (kerangka) yang diberikan isolasi. Stator terbuat dari laminasi inti-besi yang diberikan slot sebagai tempat untuk kumparan. Tujuan menggunakan laminasi inti-besi adalah untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy (eddy current). Ada dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutub-sepatu (salient) dan silinder. Rotor tipe kutub-sepatu Generator kecepatan rendah yang digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub medan yang menonjol atau kutub medan sepatu seperti rotor yang ditunjukkan dalam gambar
Gambar.3.1. Rotor kutub sepatu untuk generator sinkron
Gambar.3.2. Konstruksi Rotor Kutub Sepatu
Rotor tipe silinder Generator kecepatan tinggi atau tipe turbo
mempunyai rotor silinder seperti yang ditunjukkan dalam gambar dirancang untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin kecepatan tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan pada kecepatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder digerakkan oleh turbin uap atau gas. Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator
dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Ombilin menggunakan rotor tipe silinder.
Gambar.3.3. Rotor tipe silinder untuk generator sinkron 3000 rpm
Gambar.3.4. Konstruksi dalam Rotor Silinder
3.2
Prinsip Kerja Generator Sinkron
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik, dimana rotor berlaku sebagai kumparan medan (yang menghasilkan medan magnet) dan akan menginduksi stator
sebagai kumparan jangkar yang akan menghasilkan energi listrik. Pada belitan rotor diberi arus eksitasi DC yang akan menciptakan medan magnet. Rotor ini dikopel dengan turbin putar dan ikut berputar sehingga akan menghasilkan medan magnet putar. Medan magnet putar ini akan memotong kumparan jangkar yang berada di stator. Oleh karena adanya perubahan fluks magnetik pada tiap waktunya maka pada kumparan jangkar akan mengalir gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh rotor. Besarnya GGL yang dibangkitkan adalah : E=C.n.Ø Dimana : E = Gaya gerak induksi (Volt) C = konstanta N = kecepatan putaran generator Ø = fluksi Jika terdapat N lilitan, maka persamaan dapat ditulis : -N
N = Banyaknya belitan kumparan Ø = Banyaknya garis gaya magnet (fluks) dt = Perubahan kecepatan perpotongan fluks dalam detik ƒ = frekwuensi
Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan listrik adalah salah satu generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari. Terhubungnya suatu generator dengan generator lainnya dalam suatu jaringan interkoneksi yang disebut kerja paralel harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: Nilai efektif arus bolak-balik dari tegangan harus sama. Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama. Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama. Urutan fasa dari kedua generator harus sama. Tabel.3.5. Data spesifikasi Generator PLTU Ombilin Merk
GEC ALSTHOM
Type
T 240 – 370 Y Three Phases
Series Number
413888
Year Of Manufacture
1994
Cooling by
AIR
Rated Output
137.5 MVA
Rated Voltage
11500 V~
Rated Current
6903 A~
Power Factor
0.8
Ambient Temperature
/ °C
Water Temperature
33 °C
3.3
Speed
3000 rpm
Frequency
50 Hz
Class of Insulation
B
Duty
Continuous
Excitation
172 V
Standard
I.E.C 34
Protection
IP 55
Altitude
< 1000 M
1959 A
Pengertian Sistem Eksitasi
Sistem eksitasi adalah sistem mengalirnya pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik, sehingga menghasilkan tenaga listrik dan besar tegangan output bergantung pada besarnya arus eksitasi. Perkembangan sistem eksitasi generator cenderung ke sistem eksitasi tanpa sikat, karena adanya sikat menimbulkan kesulitan, misalnya timbul loncatan api pada putaran tinggi dan daya tinggi pada generator arus searah yang menghasilkan arus penguat. Untuk menghilangkan sikat digunakan rotating dioda. Macam-macam sistem eksitasi : a.
Sistem eksitasi dengan sikat (brush excitation) Sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listrik berasal dari sumber listrik yang berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan exciter utama (main exciter). Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main eksiter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.
b.
Sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relative kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, pada generator pembangkit menggunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation). Keuntungan sistem excitation tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), antara lain adalah: a. Energi yang diperlukan untuk excitacy diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi. b. Biaya perawatan berkurang karena pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring. c. Pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang. d. Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung kontinyu pada waktu yang lama. e. Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi. f. Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi. Pada sistem eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul apabila terjadi gangguan hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor, serta apabila ada beberapa dioda yang mengalami kerusakan, maka solusinya adalah melakukan penggantian dimana Unit harus dimatikan terlebih dahulu, kejadian ini dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator yang selanjutnya menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit. Sebagai contoh yang mengunakan Brushless untuk sistem eksitasi adalah generator PLTU Ombilin 2 x 100 MW.
Merk
GEC ALSTHOM
Type
TKJ 85 – 15 Δ 9 Phases
Serial Number
413821
Year Of Manufacture
1994
Coolant
AIR
Absolute Pressure
1 BAR
Rated Output
337 KW
Rated Voltage
172 V
Rated Current
1994 A Dc
Ambient Temperature
/ °C
Water
/ °C
Speed
3000 rpm
Class of Insulation
F
Duty
Continuous
Excitation
49 V
Standard
I.E.C 34ˉ1
Protection
IP 55
Altitude
< 1000 M
97 A
Tabel.3.6. Data Exciter PLTU Ombilin
3.4
Bagian-Bagian Sistem Eksitasi Pada Generator Unit 1 PLTU Ombilin
Pada gambar single line diagram excitation Ombilin dibawah ini terdapat beberapa bagian-bagian yang mendukung proses terjadinya eksitasi, yaitu:
Gambar.3.7. Single Line Diagram Excitation Ombilin
a. b. c. d.
Rotating Dioda Trafo Eksitasi AVR Battery
3.4.1. Rotating Dioda Rotating rectifier merupakan rangkaian penyearah gelombang penuh tiga fasa dua arah, lalu dikirim kembali. Setiap phasa mempunyai dua pasang rectifier sebagai jalan keluar masuknya arus. Jadi total semua rectifier untuk 3 phasa yang dipergunakan adalah 18 buah karena pada tiap-tiap phasa memiliki 9 buah kirim dan masuk Tegangan dari generator AC yang berfungsi sebagai Exciterdisearahkan sebagai sumber Excitacy generator utama. Rotating rectifier terletak pada poros utama. Pada penyusunan rotating dioda tedapat dua tipe dioda yang digunakan, yaitu : Tipe S 1104/SVD/29 ( dioda forward ) mengalir arus (+)
Tipe S 1104/SVU/29 ( dioda reverse ) mengalir arus (-) Dimana
sisi
negatif
dioda
harus dihubungkan sesuai dengan sisi negatif pada cincin rotor.Pada cincin rotor terdapat beberapa titik, dimana 9 titik dihubungkan pada 9 dioda pada sisi negatif cincin dan 9 titik dihubungkan pada 9 dioda pada sisi positif cincin. Pada gambar dibawah ini menunjukan susunan rangkaian dioda pada rotating dioda Ombilin.
Gambar.3.8. Rangkaian dioda pada Rotating Dioda Exciter Ombilin
Gambar.3.9 Rangkaian Rotating Dioda Exciter PLTU Ombilin
3.4.2
Trafo Eksitasi Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Pada PLTU Ombilin sistem trafo yang digunakan dalam eksitasi, yaitu: Kode
: GEV 104/ 204/ 304 TU
Tegangan
Daya
:
/
: 10kVA
3.4.2. Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter.Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan(excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan. AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Maksud penggunaan AVR pada generator serempak yang tersambung pada sistem tenaga adalah : 3.5.
Mengatur agar tegangan pada keadaan kerja normal konstan
3.6.
Mengatur besarnya daya reaktif
3.7.
Mempertinggi kapasitas pemuat (charging capasity) saluran transmisi tanpa beban dengan mengontrol eksitasi sendiri
3.8.
Menekan kenaikan tegangan pada pembuangan beban (load ejection)
3.9.
Menaikkan batas daya stabilitas peralihan
3.4.3. Battery Battery merupakan suatu proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Battery yang digunakan pada sistem start up eksitasi generator Ombilin adalah battery basah dengan tegangan 220 VDC.
Gambar 4.0 Ruangan batray PLTU ombilin
3.5
Prinsip Kerja Sistem Eksitasi Generator Unit 1 Pada PLTU Ombilin Prinsip kerja sistem eksitasi generator Ombilin dapat dilihat pada gambar single line diagram excitation dibawah
ini:
1.
Pada saat kondisi start up, dimana tegangan output generator belum ada Sumber eksitasi berasal dari battery 220VDC.
2.
Saat kecepatan generator telah mencapai 3000 rpm dan eksitasi dari battery masuk, maka K01 dan K02 akan close.
3.
Selanjutnya generator akan terjadi pengasutan. Apabila tegangan output generator mencapai 50% dari tegangan nominal, sumber arus eksitasi dari battery diambil alih oleh trafo eksitasi ( T101, T102, T103). Sehingga K02 akan open.
4.
Agar tegangan output generator tetap stabil 11,5 kV. AVR akan mengatur penyalaan thyristor sesuai dengan kebutuhan eksitasi generator.
5.
Output dari trafo eksitasi yang berupa tegangan AC disearahkan oleh thyristor menjadi tegangan DC.
Pada main exciter, karena dicatu arus medan, maka kumparan medannya akan menghasilkan fluks. Sesuai dengan prinsip generator kembali, maka pada main exciter akan dibangkitkan kembali tegangan AC tiga fhasa yang mempunyai frekuensi 50 HZ. Tagangan AC yang dihasilkan kemudian di searahkan dengan mengunakan penyearah yang berputar (rotary rectifier), mengikuti putaran rotor generator utama. Rotary rectifier ini terdiri dari 18 dioda silikon. Dari proses penyearah inilah akan dihasilkan arus searah sebagai arus medan bagi generator pembangkit.
Arus medan akan dicatukan ke kumparan medan yang terdapat pada rotor generator pembangkit sehingga pada generator akan dibangkitkan tegangan AC 11,5 KV, 50 HZ. Medan main exciter yang diam atau sebagai stator mandapat arus penguatan pertama dari batrai, yang kemudian diambil dari trafo. Cara pengaturan dapat dilakukan dengan 3 cara :
1. Pengaturan sendiri, artinya AVR mendapat perintah dari tegangan dan arus generator utama melalui trafo tegangan dan trafo arus, kemudian AVR menaikan dan menurunkan arus penguat, sesuai dengan perintah yang diterima oleh trafo tegangan dan trafo arus. 2. Pengaturan kombinasi dimana selain pengaturan sendiri maka dapat dibantu oleh operator tampa melapas hubungan diatas. 3. Pengaturan manual, artinya arus penguat hanya diatur oleh operator. Dimana rangkain (1) dilepas atau dipindah keposisi manual. 3.6
Keuntungan dan Kerugian Brushless Excitation Syistem.
3.6.1
Keuntungan Penggunaan Brushless Excitation Syistem mempunyai beberapa keuntungan :
Keandalan tinggi dan kontinuitas operasinya terjamin karena mengunakan penyearah silikon yang keandalannya cukup tinggi. Dalam pengoperasian nya tidak menghasilkan bunga api. Dapat digunakan pada generator yang terletak pada daerah berbahaya, seperti daerah yang mengandung bahan bahan kimia pemicu terjadinya kebakaran seperti pengilangan minyak. Pemeliharaan dan pemeriksaan lebih mudah. Sistem ini mengunakan komponen yang tidak begitu penting untuk diperiksa tiap hari, cukup secara periodik. 3.6.2
Kerugian Kerugian pemakain sistem ini adalah :
Diperlukan biaya investasi awal yang besar karena peralatannya banyak. Karena banyaknya peralatan, maka akan memperluas beban pemaliaharaan dan pemeriksaan.
BAB III
SISTEM EKSITASI GENERATOR 3.1.
Pengertian Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Generator arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Kumparan medan generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan kumparan jangkarnya terletak pada stator. Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak- balik dan rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator. Kumparan medan adalah kumparan yang diberi supply arus DC sehingga membangkitkan medan magnit. Medan magnit itu menimbulkan flux magnit, sedangkan kumparan yang lain membangkitkan gaya gerak listrik. Generator kutub dalam ialah apabila kumparan medan terletak pada rotor dan kumparan jangkar terletak pada statornya. Generator kutub luar ialah apabila kumparan medan terletak pada statornya dan kumparan jangkar terletak pada rotornya atau kumparan jangkar berputar. Pada generator AC sinkron, stator ditempatkan pada rumah (kerangka) yang diberikan isolasi. Stator terbuat dari laminasi inti-besi yang diberikan slot sebagai tempat untuk kumparan. Tujuan menggunakan laminasi inti-besi adalah untuk mengurangi rugi-rugi arus eddy (eddy current). Ada dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutubsepatu (salient) dan silinder. Rotor tipe kutub-sepatu Generator kecepatan rendah yang digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub medan yang menonjol atau kutub medan sepatu seperti rotor yang ditunjukkan dalam gambar
Gambar.3.1. Rotor kutub sepatu untuk generator sinkron
Gambar.3.2. Konstruksi Rotor Kutub Sepatu Rotor tipe silinder
Generator kecepatan tinggi atau tipe
turbo mempunyai rotor silinder seperti yang ditunjukkan dalam gambar dirancang untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin kecepatan tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan pada kecepatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder digerakkan oleh turbin uap atau gas. Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Ombilin menggunakan rotor tipe silinder.
Gambar.3.3. Rotor tipe silinder untuk generator sinkron 3000 rpm
Gambar.3.4. Konstruksi dalam Rotor Silinder 3.2
Prinsip Kerja Generator Sinkron
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik, dimana rotor berlaku sebagai kumparan medan (yang menghasilkan medan magnet) dan akan menginduksi stator sebagai kumparan jangkar yang akan
menghasilkan energi listrik. Pada belitan rotor diberi arus eksitasi DC yang akan menciptakan medan magnet. Rotor ini dikopel dengan turbin putar dan ikut berputar sehingga akan menghasilkan medan magnet putar. Medan magnet putar ini akan memotong kumparan jangkar yang berada di stator. Oleh karena adanya perubahan fluks magnetik pada tiap waktunya maka pada kumparan jangkar akan mengalir gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh rotor. Besarnya GGL yang dibangkitkan adalah : E=C.n.Ø Dimana : E = Gaya gerak induksi (Volt) C = konstanta N = kecepatan putaran generator Ø = fluksi Jika terdapat N lilitan, maka persamaan dapat ditulis : -N N = Banyaknya belitan kumparan Ø = Banyaknya garis gaya magnet (fluks) dt = Perubahan kecepatan perpotongan fluks dalam detik ƒ = frekwuensi Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan listrik adalah salah satu generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari. Terhubungnya suatu generator dengan generator lainnya dalam suatu jaringan interkoneksi yang disebut kerja paralel harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: Nilai efektif arus bolak-balik dari tegangan harus sama. Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama. Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama. Urutan fasa dari kedua generator harus sama. Tabel.3.5. Data spesifikasi Generator PLTU Ombilin Merk Type Series Number Year Of Manufacture Cooling by Rated Output
GEC ALSTHOM T 240 – 370 Y Three Phases 413888 1994 AIR 137.5 MVA
Rated Voltage Rated Current Power Factor Ambient Temperature Water Temperature Speed Frequency Class of Insulation Duty Excitation Standard Protection Altitude
3.3
11500 V~ 6903 A~ 0.8 / °C 33 °C 3000 rpm 50 Hz B Continuous 172 V 1959 A I.E.C 34 IP 55 < 1000 M
Pengertian Sistem Eksitasi
Sistem eksitasi adalah sistem mengalirnya pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik, sehingga menghasilkan tenaga listrik dan besar tegangan output bergantung pada besarnya arus eksitasi. Perkembangan sistem eksitasi generator cenderung ke sistem eksitasi tanpa sikat, karena adanya sikat menimbulkan kesulitan, misalnya timbul loncatan api pada putaran tinggi dan daya tinggi pada generator arus searah yang menghasilkan arus penguat. Untuk menghilangkan sikat digunakan rotating dioda. Macam-macam sistem eksitasi : c.
Sistem eksitasi dengan sikat (brush excitation) Sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listrik berasal dari sumber listrik yang berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan exciter utama (main exciter). Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main eksiter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.
d. Sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relative kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, pada generator pembangkit menggunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation). Keuntungan sistem excitation tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), antara lain adalah: g. Energi yang diperlukan untuk excitacy diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi.
Biaya perawatan berkurang karena pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring. i. Pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang. j. Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung kontinyu pada waktu yang lama. k. Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi. l. Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi. h.
Pada sistem eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul apabila terjadi gangguan hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor, serta apabila ada beberapa dioda yang mengalami kerusakan, maka solusinya adalah melakukan penggantian dimana Unit harus dimatikan terlebih dahulu, kejadian ini dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator yang selanjutnya menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit. Sebagai contoh yang mengunakan Brushless untuk sistem eksitasi adalah generator PLTU Ombilin 2 x 100 MW. Merk
GEC ALSTHOM
Type
TKJ 85 – 15 Δ 9 Phases
Serial Number
413821
Year Of Manufacture
1994
Coolant
AIR
Absolute Pressure
1 BAR
Rated Output
337 KW
Rated Voltage
172 V
Rated Current
1994 A Dc
Ambient Temperature
/ °C
Water
/ °C
Speed
3000 rpm
Class of Insulation
F
Duty
Continuous
Excitation
49 V 97 A
Standard
I.E.C 34ˉ1
Protection Altitude
IP 55 < 1000 M Tabel.3.6. Data Exciter PLTU Ombilin
3.4
Bagian-Bagian Sistem Eksitasi Pada Generator Unit 1 PLTU Ombilin
Pada gambar single line diagram excitation Ombilin dibawah ini terdapat beberapa bagianbagian yang mendukung proses terjadinya eksitasi, yaitu:
Gambar.3.7. Single Line Diagram Excitation Ombilin e. f. g. h.
Rotating Dioda Trafo Eksitasi AVR Battery
3.9.1. Rotating Dioda Rotating rectifier merupakan rangkaian penyearah gelombang penuh tiga fasa dua arah, lalu dikirim kembali. Setiap phasa mempunyai dua pasang rectifier sebagai jalan keluar masuknya arus. Jadi total semua rectifier untuk 3 phasa yang dipergunakan adalah 18 buah karena pada tiap-tiap phasa memiliki 9 buah kirim dan masuk Tegangan dari generator AC yang berfungsi sebagai Exciter disearahkan sebagai sumber Excitacygenerator utama. Rotating rectifier terletak pada poros utama. Pada penyusunan rotating dioda tedapat dua tipe dioda yang digunakan, yaitu : Tipe S 1104/SVD/29 ( dioda forward ) mengalir arus (+) Tipe S 1104/SVU/29 ( dioda reverse ) mengalir arus (-) Dimana
sisi
negatif
dioda harus dihubungkan sesuai dengan sisi negatif pada cincin rotor.Pada cincin rotor terdapat beberapa titik, dimana 9 titik dihubungkan pada 9 dioda pada sisi negatif cincin dan 9 titik dihubungkan pada 9 dioda pada sisi positif cincin. Pada gambar dibawah ini menunjukan susunan rangkaian dioda pada rotating dioda Ombilin.
Gambar.3.8. Rangkaian dioda pada Rotating Dioda Exciter Ombilin
Gambar.3.9 Rangkaian Rotating Dioda Exciter PLTU Ombilin 3.4.3
Trafo Eksitasi Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Pada PLTU Ombilin sistem trafo yang digunakan dalam eksitasi, yaitu: Kode
: GEV 104/ 204/ 304 TU Tegangan :
Daya
/
: 10kVA
3.9.2. Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator. Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter.Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan. AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis. Maksud penggunaan AVR pada generator serempak yang tersambung pada sistem tenaga adalah : 3.10. Mengatur agar tegangan pada keadaan kerja normal konstan 3.11. Mengatur besarnya daya reaktif
3.12. Mempertinggi kapasitas pemuat (charging capasity) saluran transmisi tanpa beban dengan mengontrol eksitasi sendiri 3.13. Menekan kenaikan tegangan pada pembuangan beban (load ejection) 3.14. Menaikkan batas daya stabilitas peralihan
3.4.4. Battery Battery merupakan suatu proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Battery yang digunakan pada sistem start up eksitasi generator Ombilin adalah battery basah dengan tegangan 220 VDC.
Gambar 4.0 Ruangan batray PLTU ombilin 3.5
Prinsip Kerja Sistem Eksitasi Generator Unit 1 Pada PLTU Ombilin
Prinsip kerja sistem eksitasi generator Ombilin dapat dilihat pada gambar single line diagram excitation dibawah ini:
6. Pada saat kondisi start up, dimana tegangan output generator belum ada Sumber eksitasi berasal dari battery 220VDC. 7. Saat kecepatan generator telah mencapai 3000 rpm dan eksitasi dari battery masuk, maka K01 dan K02 akan close. 8. Selanjutnya generator akan terjadi pengasutan. Apabila tegangan output generator mencapai 50% dari tegangan nominal, sumber arus eksitasi dari battery diambil alih oleh trafo eksitasi ( T101, T102, T103). Sehingga K02 akan open. 9. Agar tegangan output generator tetap stabil 11,5 kV. AVR akan mengatur penyalaan thyristor sesuai dengan kebutuhan eksitasi generator. 10. Output dari trafo eksitasi yang berupa tegangan AC disearahkan oleh thyristor menjadi tegangan DC. Pada main exciter, karena dicatu arus medan, maka kumparan medannya akan menghasilkan fluks. Sesuai dengan prinsip generator kembali, maka pada main exciter akan dibangkitkan kembali tegangan AC tiga fhasa yang mempunyai frekuensi 50 HZ.
Tagangan AC yang dihasilkan kemudian di searahkan dengan mengunakan penyearah yang berputar (rotary rectifier), mengikuti putaran rotor generator utama. Rotary rectifier ini terdiri dari 18 dioda silikon. Dari proses penyearah inilah akan dihasilkan arus searah sebagai arus medan bagi generator pembangkit. Arus medan akan dicatukan ke kumparan medan yang terdapat pada rotor generator pembangkit sehingga pada generator akan dibangkitkan tegangan AC 11,5 KV, 50 HZ. Medan main exciter yang diam atau sebagai stator mandapat arus penguatan pertama dari batrai, yang kemudian diambil dari trafo. Cara pengaturan dapat dilakukan dengan 3 cara : 4. Pengaturan sendiri, artinya AVR mendapat perintah dari tegangan dan arus generator utama melalui trafo tegangan dan trafo arus, kemudian AVR menaikan dan menurunkan arus penguat, sesuai dengan perintah yang diterima oleh trafo tegangan dan trafo arus. 5. Pengaturan kombinasi dimana selain pengaturan sendiri maka dapat dibantu oleh operator tampa melapas hubungan diatas. 6. Pengaturan manual, artinya arus penguat hanya diatur oleh operator. Dimana rangkain (1) dilepas atau dipindah keposisi manual. 3.6 Keuntungan dan Kerugian Brushless Excitation Syistem. 3.6.1
Keuntungan Penggunaan Brushless Excitation Syistem mempunyai beberapa keuntungan :
Keandalan tinggi dan kontinuitas operasinya terjamin karena mengunakan penyearah silikon yang keandalannya cukup tinggi. Dalam pengoperasian nya tidak menghasilkan bunga api. Dapat digunakan pada generator yang terletak pada daerah berbahaya, seperti daerah yang mengandung bahan bahan kimia pemicu terjadinya kebakaran seperti pengilangan minyak. Pemeliharaan dan pemeriksaan lebih mudah. Sistem ini mengunakan komponen yang tidak begitu penting untuk diperiksa tiap hari, cukup secara periodik. 3.6.2 Kerugian Kerugian pemakain sistem ini adalah : Diperlukan biaya investasi awal yang besar karena peralatannya banyak. Karena banyaknya peralatan, maka akan memperluas beban pemaliaharaan dan pemeriksaan.
BAB IV PENUTUP
4.1.
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dalam pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PLTU Ombilin, yaitu: 1.
Generator merupakan komponen utama dalam suatu pembangkit tenaga listrik yang dapat mengkonversikan energi mekanik berupa putaran yang dihasilkan oleh turbin menjadi energi listrik.
2.
Sistem eksitasi pada generator untuk membangkitkan tegangan pada stator generator dengan mensuplai arus DC pada rotor generator.
3.
Sistem eksitasi pada generator PLTU Ombilin adalah sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation).
4.
Bagian-bagian sistem eksitasi generator pada PLTU Ombilin, yaitu:
5.
Rotating Dioda Trafo Eksitasi Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) Battery Pada proses eksitasi terdapat dua tipe dioda yang digunakan pada rotating dioda, yaitu : Type S 1104/SVD/29 Type S 1104/SVU/29
6.
AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator.
4.2.
Saran Adapun saran- saran yang dapat Penulis berikan adalah sebagai berikut :
1.
Agar pegawai lebih meningkatkan kedisiplinan, baik disiplin dalam bekerja maupun disiplin waktu.
2.
Agar meningkatkan sistem kerja yang baik agar menghasilkan kerja yang bernilai guna.
3.
Agar dapat menjalani kerja sama yang baik antara sesama pegawai, karena kekompakan akan menghasilkan suatu team yang kokoh dan menjadikan suatu pekerjaan yang sulit menjadi mudah untuk diselesaikan secara bersama - sama.
4.
Semoga PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin terus dapat meningkatkan kemajuan dan dapat memperbaiki serta lebih mengoreksi segala kelemahan atau kekurangan yang masih ada dalam sistem kerja.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung sehingga penulis mendapatkan pengalaman kerja walaupun dalam waktu yang relatif singkat.
DAFTAR PUSTAKA
Alsthom, Gec. 1995. ”Excitation Regulation Cubicle”. PT. PLN (PERSERO) Pembangkitan Ombilin. Alsthom, Gec. 1995. ”Generator”. PT. PLN (PERSERO) Pembangkitan Ombilin. Arismunandar, A dan Kuwahara. 1991. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik. Jakarta : Pradnya Paramita. Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta : Erlangga Kadir, Abdul. 1999. Mesin Sinkron. Jakarta: Djambatan. Rijono, Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Offset. Sumanto. 1992. Mesin-Mesin Sinkron. Yogyakarta: Andi Offset.
