DAFTAR ISI I.1.
LATAR BELAKANG MASALAH
I.2.
TUJUAN PENULISAN
I.3.
BATASAN MASALAH
I.4.
METODEOLOGI PENULISAN
I.5.
SISTEMATIKA PENULISAN
II.1.1
Pengertian
II.1.2
Prinsip Kerja
II.1.3
Diagram Alir Turbine Gas
II.1.4
Siklus Turbin Gas
II.1.5
Proses Pengoperasian PLTG
II.1.6
Bagian-Bagian Utama Turbin Gas
II.2.1
Prinsip Kerja Generator
II.2.2
Konstruksi Generator
II.2.3
Karakteristik Generator PLTG GE
II.3.1
Filosofisi Sistem Proteksi
II.3.2
Komponen yang Terdapat pada Suatu Sistem Proteksi
III.1.1
Sistem Penguatan (Exciter)
III.1.2
Pengaturan Tegangan
III.1.3
Pengaturan Frekuensi
III.1.4
Pengaturan Daya Reaktif (VAR)
III.1.5
Paralel Generator
III.2.1
Umum
III.2.2
Standart Operating Procedure (SOP)
III.3.1
Alat Sensor
III.3.2
Relay Proteksi
III.3.3
Circuit Breaker (CB)
III.3.4
Sumber DC
III.3.5
Gangguan pada Generator
IV.1
KESIMPULAN
IV.2
SARAN
BAB I PENDAHULUAN
I.1.
LATAR BELAKANG MASALAH Seiring dengan perkembangan dunia industri, fabrikasi pengolahan dan perkembangan teknologi lainnya maka akan meningkat pula kebutuhan akan tenagalistrik karena energi listrik dapat dengan mudah dibangkitkan, ditransmisikan, laludidistribusikan dengan melalui bentuk konversi energi dari energi yang satu menjadi bentuk energi yang lainnya. Suatu sistem tenaga listrik tidak hanya didukung oleh sistem operasi yang optimal maupun pelayanan yang efisien, tapi juga tergantung pada system pengontrolan dan system proteksi itu sendiri. Tujuan system pengontrolan dalam sistem tenaga listrik adalah mengontrol agar segala peralatan listrik yang membangun system kelistrikan dapat bekerja secara maksimal mulai dari pengontrolan system pembangkitan ke beban sampai pada pengontrolan terhadap gangguan yang mungkin terjadi selama pengoperasian sistem itu sendiri. Salah satu sistem pengontrolan dari peralatan-peralatan kelistrikan adalah pengontrolan dari kerja generator, dimana tujuannya adalah mempertahankan kondisikerja dari generator itu sendiri dengan mengatur parameter-parameter yang ada di dalamnya seperti frekuensi dan tegangan. Hal ini sebenarnya dilakukan untuk mempertahankan kesinambungan pelayanan kepada konsumen. Generator adalah alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik Generator menghasilkan energi listrik dengan digerakkan atau diputar oleh suatu penggerak mula (prime mover). Penggerak mula dari pada Generator dapat berupa turbin air (PLTA), turbin gas (PLTG), turbin uap (PLTU), mesin diesel (PLTD), dan lain-lain. Generator akan mengkonversi energy mekanik tersebut menjadi energilistrik yang kemudian dapat dipergunakan untuk melayani kebutuhan rumah tangga industri dan lain-lain Seiring dengan meningkatnya kebutuhan listrik, maka pembangunan pembangkit listrik pun terus ditingkatkan seperti halnya di Sulawesi Selatan, misalnya PLTA Bakaru, PLTGU Sengkang (Swasta), PLTD Suppa dan PLTU/PLTG/PLTD Tello Makassar, serta masih banyak pembangkit yang ada didaerah-daerah kabupaten. Pembangkitan tenaga listrik yang terdapat di Tello menjadi tempat bagi kami, mahasiswa Teknik Elektro Universitas Hasanuddin, untuk melihat secara langsung proses pembangkitan energi listrik. Sebagai perusahaan nasional yang menunjang pendidikan, maka sangatlah tepat jika kami memilih perusahaan PT. PLN (Persero) Wilayah Sulselrabar Sektor Tello untuk melakukan kerja praktek.
I.2.
TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan penulisan laporan ini adalah : 1. Sebagai sarana pelatihan bagi kami kami mahasiswa untuk mengetahui langkah-langkah kerja yang benar agar keputusan yang diambil bias memberikan hasil yang optimal. 2. Memberikan pemahaman dan pengalaman mengenai cara kerja peralatan dan hubungannya dengan system sehingga dapat pula menyelesaikan masalah pada suatu peralatan apabila dibutuhkan. 3. Mengetahui prinsip dasar dasar suatu proses pembangkitan energy energy listrik khususnyaPLTG. khususnyaPLTG. 4. Mengetahui system pengontrolan Generator dan system system proteksi yang yang digunakan pada PLTG General electrik
I.3.
BATASAN MASALAH Luasnya ruang lingkup pembangkit energy elektrik baik dari segi klasifikasinya maupun dari segi sistemnya, maka perlu kami batasi ruang lingkup masalah sesuai dengan keperluan, mengingat keterbatasan waktu dan instrument pendukung serta kemampuan penyusun. Adapun masalah yang kami bahas adalah mengenai : “ Sistem Pengont rolan dan Proteksi Pada PLTG General Electric”
I.4.
METODEOLOGI PENULISAN Adapun metode yang digunakan dalam penyusunan laporan ini adalah a dalah sebagai berikut :
1.
2.
I.5.
Metode Pustaka Dalam metode ini dilakukan pengumpulan teori-teori dasar yang berkaitan dengan penulisan yang diperoleh dari literature pada perpustakaan pusat UNHAS, perpustakaan Jurusan Teknik Elektro dan literatur-literatur lain yang mendukung. Metode Penelitian Lapangan Pada metode ini dilakukan pengamatan langsung dilapangan terhadap objek tertentu ataupun dengan mengadakan tanya jawab langsung kepada pembimbing lapangan guna mengumpulkan data-data.
SISTEMATIKA PENULISAN Sebagai gambaran umum tentang keseluruhan isi dari laporan ini, maka kami memaparkannya dalam beberapa bab sebagai berikut:
Merupakan bagian dari pendahuluan yang berisi latar belakang masalah, tujuan BAB I : penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan. Berisi landasan teori tentang Pembangkit Listrik Tenaga Gas ( PLTG ). BAB II: Berisi tentang Sistem Pengontrolan, standart prosedur operasi, Proteksi PLTG BAB III: GE Merupakan bagian akhir dari laporan ini yang berisi kesimpulan dan saran. BAB IV:
BAB II LANDASAN TEORI
II.1
PRINSIP KERJA PLTG
II.1.1
Pengertian
Pembangkitan adalah proses produksi tenaga listrik yang dilakukan dalam pusat-pusat tenaga listrik atau sentral-sentral dengan menggunakan generator. PLTG adalah salah satu jenis pembangkit listrik yang menggunakan turbine sebagai prime movernya dengan gas sebagai fluida kerjanya. Dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya, turbine gas merupakan pembangkit yang cukup sederhana yang terdiri atas empat komponen utama yaitu : 1) Kompresor 2) Ruang bakar 3) Turbine gas 4) Generator II.1.2
Prinsip Kerja Sistem turbine gas menggunakan compressor aksial, dikatakan kompresor aksial karena aliran udara yang melalui kompresor searah dengan poros dan rotor.Kompresor aksial dapat mencapai efesiensi 90% dan perbandingan tekanan yang dihasilkan setiap tingkat sekitar 1,051,15 atm, maka untuk menghasilkan perbandingan tekanan yang tinggi diperlukan jumlah tingkat yang lebih banyak (17 tingkat atau lebih) hal ini mengakibatkan ukuran kompresor aksial menjadi lebih panjang . Udara atmosfer masuk ( air inlet ) melalui kompresor dan masuk ke pompa automiser yang ukurannya lebih kecil sehingga tekanan udaranya menjadi besar. Karena tekanan udara yang besar mengakibatkan temperatur udara naik. Kemudian udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi itu masuk ke dalam ruang bakar (combustion chamber). Di dalam ruang bakar, bahan bakar dan udara yang dikabutkan kemudian diberi pengapian (ignition) dari busi sehingga terjadi proses pembakaran. Proses pembakaran adalah ekivalen dengan proses pemasukan kalor pada siklus Brayton
Proses pembakaran ini terjadi secara kontinu sehingga temperatur gas pembakaran harus dibatasi sesuai dengan kekuatan material sudu-sudu turbine. Hal ini perlu dilaksanakan karena kekuatan material akan turun dengan naiknya temperatur. Tekanan ruang bakar berkisar antara 2,5-10 atm, temperature gas pembakaran keluar dari ruang bakar sekitar berkisar antara 500 - 1100º C. Untuk membatasi temperature gas pembakaran keluar dari ruang bakar maka system turbine gas memerlukan jumlah udara berlebih, dimana udara tersebut diperlukan untuk menyempurnakan proses pembakaran dalam waktu sesingkat-singkatnya. Membandingkan bagian-bagian ruang bakar yang homogen. Gas panas yang dihasilkan dari proses pembakaran masuk ke dalam turbine dan berfungsi sebagai fluida kerja yang memutar rotor turbine bersudu yang terkopel dengan generator sinkron. Di dalam turbine terjadi proses ekpansi untuk menurunkan tekanan dan menambah kecepatan udara. Sekitar 60% daya yang dihasilkan dari turbine digunakan untuk memutar beban (generator listrik, pompa, compressor, baling-baling, dan sebagainya). II.1.3
Diagram Alir Turbine Gas Seperti juga PLTD, PLTG atau turbin gas merupakan mesin dengan proses pengoperasian dalam (internal combustion). Bahan bakar berupa minyak atau gas alam dibakar di dalam ruang pembakaran (combustor). Udara yang memasuki kompresor setelah mengalami tekanan bersama-sama dengan bahan bakar disemprotkan ke ruang pembakaran untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas ini berfungsi sebagai fluida kerja yang memutar roda turbin bersudu yang terkopel dengan generator sinkron kemudian mengubah energy mekanis menjadi energy listrik.
(lihat gambar 1) Bahan Bakar Ruang Bakar
Kompresor
Udara Masuk (Air inlet)
Gas
Turbin
G
Gas Buang (Exhaust)
merupakan mesin bebas getaran, tidak terdapat bagian mesin yang bergerak translasi (bolakbalik). Temperatur turbine gas (1000°C) jauh lebih tinggi dari pada jenis turbine yang lain. Efesiensi konversi thermalnya mencapai 20%-30%. PLTG berfungsi memikul beban puncak karena membutuhkan bahan bakar yang sangat besar ( biaya investasi rendah tapi biaya operasi tinggi) II.1.4
Siklus Turbin Gas Sesuai dengan teori, bahwa turbine gas mengikuti siklus Brayton,.Pada siklus yang Sederhana, proses pembakaran atau proses pembuangan gas bekas terjadi pada tekanan konstan sedangkan proses kompresi dan expansi terjadi secara kontinyu. Gambar di bawah ini menunjukkan proses secara sistematis dan berlangsung kontinu.
P
fuel
2
3
P : Pressure V : Volume
B T
C
Gen
Air 4
1
V
Brayton Cycle
b. Fundamental gas Turbin
Gambar 3. Siklus Turbin Gas Dari siklus Brayton dapat dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut :
Pada titik 1 udara dihisap masuk kedalam compressor (C) terjadi pemanfaatan udara sehingga udara tersebut bertekanan tinggi. Udara bertekanan tinggi tersebut dialirkan ke titik 2 dan dicampur dengan bahan bakar di dalam ruang bakar B (Combustionchamber). Hasil dari pembakaran tersebut gas panas yang bertekanan tinggi dialirkan ke titik 3, untuk selanjutnya menuju turbin (T) dan memutar rotor turbin dikeluarkan ke titik 4 (Exhaust). Gambar 3 memperlihatkan bagian-bagian utama suatu turbine gas beserta masing-masing komponennya Bahan Bakar
Ruang Bakar
Udara
Diesel
Kompresor
Proses Starting
Proses Kompresi
Gas Buang
Turbin
Generator
Transformasi Termis ke Mekanik
Transformasi Mekanik ke Listrik
Gambar 2. Proses Pengoperasian PLTG
Data - data ini adalah untuk mempermudah pada saat dilakukan inspection, baik itu inspection combustion, hot gas path (HGP), maupun mayor inspection (MI) yang harus dilakukan pada periode tertentu. Hal mana untuk memperhitungkan bagian-bagian tersebut agar diperoleh efesiensi yang maksimum dalam melakukan inspection.
II.1.5
Proses Pengoperasian PLTG
Secara garis besar urutan kerja dari proses pengoperasian PLTG tersebut sbb : 1) Proses starting Pada proses start awal untuk memutar turbine menggunakan mesin diesel sampai putaran poros turbine/compressor mencapai putaran 3400 rpm maka secara otomatis diesel dilepas dan akan berhenti. 2) Proses kompresi Udara dari luar kemudian dihisap melalui air inlet oleh kompresor dan masuk ke ruang bakar dengan cara dikabutkan bersama bahan bakar lewat nozzlesecara terus menerus dengan kecepatan tinggi. 3) Transformasi energi thermis ke mekanik Kemudian udara dan bahan bakar dikabutkan ke dalam ruang bakar diberi pengapian (ignition) oleh busi (spark plug) pada saat permulaan pembakaran.Pembakaran seterusnya terjadi terus menerus dan hasil pembakarannya berupa gas bertemperature dan bertekanan tinggi dialirkan ke dalam cakram melalui sudu-sudu yang kemudian diubah menjadi tenaga mekanis pada perputaran porosnya. 4) Transformasi energy mekanik ke energi listrik Poros turbine berputar hingga 5.100 rpm, yang sekaligus memutar poros generator sehingga menghasilkan tenaga listrik. Putaran turbin 5.100 rpm diturunkan oleh load gear menjadi 3000 rpm, dan kecepatan putaran turbine ini digunakan untuk memutar generator. Udara luar yang dihisap masuk compressor, kemudian dimanfaatkan hingga pada sisi keluarannya menghasilkan tekanan yang cukup tinggi. Bersama dengan udara yang yang bertekanan tinggi, bahan bakar dikabutkan secara terus menerus dan hasil dari pembakaran tersebut dengan suatu kecepatan yang tinggi mengalir dengan perantaraan transition piece menuju nozzle dan sudu - sudu turbine dan pada akhirnya keluar melalui exhaust dan dibuang ke udara bebas II.1.6
Bagian-Bagian Utama Turbin Gas Komponen - komponen utama pada suatu turbine gas meliputi : 1) Saluran udara masuk 2) Compressor 3) Ruangbakar 4) Turbine 5) Saluran gas buang 6) Bantalan Saluran Udara Masuk
Udara pada pembakaran turbine gas diambil dari udara luar (ambient),sebelumudara dihisap dan masuk, compressor haruslah dijaga kelembaban dan kebersihan udaranya dari debu-debu. Sebab kelembaban yang tinggi memungkinkan udara menjadi basah, sehingga mengandung bintik-bintik air yang akan menimbulkan korosi pada permukaan sudu- sudu compressor. Untuk menghindari hal-hal tersebut maka pada saluran udara masuk dilengkapi dengan saringan- saringan penangkap bintik-bintik air dan debu. Kompressor
Kompressor adalah alat yang digunakan untuk mengkompresikan udara dengan jumlah yang besar untuk keperluan pembakaran, pendinginan dan lain-lain.Compressor yang digunakan adalah jenis aksial dengan 17 tingkat yang seporos dengan turbine. Untuk melakukan proses kompresi, kompresor memerlukan tenaga yang sangat besar. Tenaga untuk memutar compressor adalah sekitar ¾ dari gaya yang dihasilkan oleh turbine. Karena pembebanan pada PLTG bervarisi maka jumlah udara yang masuk melalui filter diatur oleh inlet Guide Vane.
Ruang Bakar
Unit turbin gas general electric ruang bakarnya terdiri dari sepuluh buah yang tersusun melingkar di sekitar compressor casing Bagian-bagian yang menunjang proses pembakaran pada ruang bakar antara lain: 1) Sistem penyalaan 2) Flame detector 3) Cross fire tube Dari hasil pembakaran bahan bakar, gas panas yang dihasilkan digunakan untuk menggerakkan turbine. Turbine
Turbine adalah bagian yang terpenting dari perangkat PLTG, turbine merupakan perangkat yang mengkonversikan energi panas dari hasil pembakaran di ruang bakar yang bertemperatur dan bertekanan tinggi ke suatu energi yang baru yaitu energi mekanik. Kecepatan aliran gas panas yang melalui sudu tetap dan sudu gerak adalah momentum gaya aksial kecepatan mendorong sudu yang disatukan dengan rotor menimbulkan energi baru yaitu energi mekanik gerak putar poros. Saluran gas buang
Saluran gas buang adalah suatu bagian dari sistem turbine, dimana gas yang telah dipergunakan untuk memutar poros turbine dan kemudian dibuang pada atmosfer udara. Rangka saluran gas buang dipasang pada bagian turbine shell dan diperkuat dengan baut. Pada rangka ini terdapat silinder - silinder luar dan dalam . Pada bagian luar dan dalam terdapat diffuser, dimana aliran gas bekas menjadi radial. Bantalan
Unit turbine gas menggunakan dua bantalan : Journal bearing Thrust bearing
Fungsi bagian ini untuk menunjang rotor turbine sebagai penghubung rotor dan stator turbin. PLTG General Electric memiliki turbine dengan data sebagai berikut: Model : 6551B Manufaktur : General Electric Fuel : Distilate : Baserating Gas : Baserating Gas Dist. : 33.44 Kw Turbine Stage :3 Made in : USA
II.2
GENERATOR
II.2.1
Prinsip Kerja generator
Prinsip kerja generator serempak berdasarkan induksi elektromagnetik. Setelah rotor digerakan pengerak mula dengan demikian kutub-kutub pada rotor akan berputar. Jika kumparan kutub diberi arus searah maka pada permukaan kutub akantimbul medan magnet searah yang berputar dan kecepatannya sama dengan putaran kutub. Garis-garis gaya yang berputar tersebut akan memotong kumparan jangkar tersebut timbul EMF atau GGL atau tegangan induksi,frekuensi EMF (ggl).Persamaan mengikuti persamaan :
f=
P.n 120
Hz
Dimana: P = jumlah kutub n = kecepatan putaran (rpm) Besarnya tegangan induksi yang ditimbulkan pada kumparan jangkar yang ada padastator akan mengikuti persamaan : E = C.n.Ø
Dimana: C = konstanta mesin Ø = fluks medan (weber) n = kecepatan putaran (rpm) II.2.2
Konstruksi Generator
Konstruksi generator sinkron terdiri dari : 1) Stator adalah bagian dari generator yang diam dan berbentuk silinder 2) Rotor adalah bagian dari generator yang berputar dan berbentuk silinder. 3) Celah udara adalah ruangan antara rotor dan stator. K o n s t r u k s i s t at o r
Konstruksi stator terdiri dari : 1) Kerangka atau gandar dari besi tuang untuk menyangga inti jangkar. 2) Inti jangkar dari besi lunak/baja silikon. 3) Alur/parit/slot dan gigi tempat meletakkan belitan (kumparan) berbentuk alur terbuka dan setengah tertutup. 4) Belitan jangkar terbuat dari tembaga yang diletakkan pada alur. Konstruks i Rotor
Konstruksi rotor terdiri dari dua jenis : 1) Jenis kutub menonjol (salient pole) untuk generator dengan kecepatan rendah dan medium. Kutub menonjol terdiri dari inti kutub, badan kutub dan sepatu kutub. Belitan medan dililitkan pada badan kutub juga dipasang belitan peredam (damper winding). Belitan kutub dari tembaga, badan kutub dan sepatukutub dari besi lunak. 2) Jenis kutub silinder untuk generator dengan kecepatan tinggi,terdiri dari alur-alur yang dipasang kumparan medan juga ada gigi alur dan gigi tersebut terbagi atas pasangan kutub.Kumparan kutub dari dua macam kutub tersebut dihubungkan dengancincin geser untuk memberikan tegangan arus searah sebagai penguatmedan, tegangan arus searah tersebut dari sumbernya melalui sikat dan diberikan ke cincin geser. Belitan Jangka
Belitan jangkar ada pada stator dan selanjutnya disebut belitan stator dirangkaiuntuk hubung tiga fasa yang terdiri dari : a) Belitan satu lapis (single layer winding) b) Belitan dua lapis (double layer winding) Belitan satu lapis terdiri dari : 1) Mata rantai (concentric or chain winding) 2) Gelombang (wave) Belitan dua lapis terdiri dari : 1) Jenis gelombang (wave) 2) Jenis gelung (lap) Jarak antara sisi belitan dan cara meletakan belitan pada alur/slot menimbulkan faktor kisar atau factor distribusi.
II.2.3
Karakteristik Generator PLTG GE Generator pada PLTG General Electric yang terdiri atas dua unit,menggunakan generator sinkron tiga fasa ,ada pun karakteristik dari generator PLTGGE adalah sebagai berikut:
Name plate : 2 poles, 3 phase, WYE connected, 50Hz, 3000 rpm
Tabel 1. Karakteristik Generator PLTG GE
RATING
PEAKS
Daya Output
45,40 MVA
46,56 MVA
Armature Amper
2270 A
2337 A
Armature Volt
11,5 KV
11,5 KV
Vield Ampere
756
752
Exciter Volt
125
125
Power factor
0.8
0.8
II.3
SISTEM PROTEKSI
II.3.1
Filosofisi Sistem Proteksi F ilosofi dasar dari sistem proteksi adalah bagaimana melindungi sistem tenagalistrik dari ekses gangguan yang terjadi pada system dengan cara memisahkan gangguan tersebut dari sistem lainnya dengan cepat dan tepat. Kualitas sistem proteksi yang diinginkan adalah yang cepat,sensitif,selektif dan andal. Cepat
Berarti, reaksi system proteksi tersebut harus secepat mungkin memisahkan daerah yang terganggu dari sistem lainnya, tanpa menimbulkan hal-hal lain yang menimbulkan bentuk gangguan baru pada sistem. Sensitif
Berarti, system proteksi tersebut bereaksi terhadap gangguan yang bagaimanapun kecilnya selama gangguan tersebut termasuk dalam tugasnya. Selektif
Berarti, sistem proteksi tersebut harus bereaksi dengan tepat, sehingga yang dipisahkan dari system hanya bagian yang terganggu, tanpa menyebabkan bagian lain yang tidak seharusnya terpisah dari sistem turut dipisahkan dari sistem. Andal
Berarti, sistem proteksi tersebut akan bekerja sesuai apa yang diharapkan,dimana keandalan dapat mengacu pada konsep”security”atau”dependability”. Keandalan Dengan konsep security berarti, suatu kepastian bahwa system proteksi tidak akan salah operasi, yang berarti sistem proteksi tidak akan bereaksi terhadap gangguan yang bukan diperuntukkan kepadanya bagaimanapun besarnya gangguan tersebut, sedangkan keandalan
dengan konsep dependability berarti suatu kepastian bahwa sistem proteksi pasti bereaksi untuk kondisi yang dirasakan sebagai kondisi gangguan. Dalam banyak sistem kedua hal di atas tidak mungkin kedua duanya dipenuhi100%, sehingga banyak sistem yang merupakan sistem kompromi antar keduannya. Kesederhanaan, dimana digunakan peralatan dan rangkaian yang sederhana akan tetapi tujuan tercapai. Ekonomis, dimana dengan biaya yang minimum dapat dicapai fungsi proteksi yang maksimum II.3.2
Komponen yang Terdapat pada Suatu Sistem Proteksi
Komponen-komponen yang terdapat pada suatu sistem proteksi tersebut adalah : 1. Peralatan yang diperoteksi 2. Sensor, yang mendeteksi perubahan parameter sistem dari peralatan yang diperoteksi 3. Relay proteksi, yang merupakan otak yang mengevaluasi apakah perubahan parameter tersebut sudah dapat diklasifikasikan sebagai kondisi gangguan atau tidak (berdasarkan referensi yang diberikan kapada relay tersebut, yang pada masyarakat proteksi dikenal sebagai relay setting) dan apabila hasil evaluasi tersebut dianggap sebagai gangguan maka relay proteksi akan mengeluarkan pertanda bahwa ada kondisi gangguan atau perintah eksekusi trip (membuka) circuit breaker yang terkait. 4. Circuit breaker adalah alat untuk menghubungkan atau memisahkan peralatan yang diproteksi dari sistem. 5. Sumber DC, pada relay static dan relay numeric. Sumber DC merupakan sumber daya untuk mengaktifkan rangkaian operasi dari relay,sedangkan pada relay elektromekanis, hal ini tidak dibutuhkan. Sumber DC ini pun, pada umumnya dipakai sebagai sumber daya untuk closing dan tripping coil pada CB. Meskipun ada juga CB yang masih memakai sumber AC untuk kebutuhan tersebut. 6. Kawat penghantar, merupakan link yang mengantar informasi antara peralatan peralatan tersebut.
BAB III SISTEM PENGONTROLAN DAN PROTEKSIGENERATOR PLTG GE
III.1
SISTEM PENGONTROLAN GENERATOR PLTG GE Dalam melayani konsumen, sebuah system tenaga listrik harus memenuhi kualitas tertentu terutama tegangan dan frekuensi generator, yang mana sangat dipengaruhi oleh keseimbangan suplai daya listrik dengan beban terpasang. Tegangan dan frekuensi akan mengalami perubahan akibat fluktuasi beban. Tegangan dan frekuensi akan turun pada saat beban berlebih akibat fluktuasi beban, demikian pula jika beban berkurang maka tegangan dan frekuensi akan naik. Untuk itu maka pengaturan frekuensi dan tegangan sangat diperlukan untuk mengontrol perubahan beban dan frekuensi sehingga tetap dalam batas toleransi yang diperlukan.
III.1.1
Sistem Penguatan (Exciter) Secara umum exciter Generator AC memiliki beberapa jenis : Direct Couple Exciter
Gambar 4. Model Direct Couple Exciter Sistem ini termasuk sistem penguatan poros, di mana arus penguatan rotor didapat dari generator arus searah yang dikopel seporos dengan rotor generator. Biasa dipakai generator shunt. Dengan mengatur arus eksitasinya maka tegangan stator arus bolak-balik bisa diatur. Bila arus eksitasi naik maka tegangan genertor naik dan sebaliknya Reduction Gear Excitation
Gambar 5. Model Reduction Gear Excitation
Sistem penguatan ini termasuk system penguatan sendiri, dimana arus penguatan rotor sendiri di dapat dari generator DC uang dikopel ke poros dengan reduction gear. Dengan mengatur arus eksitasi maka tegangan stator arus bolak-balik bias diatur.
Motor Generator Excitation
Gambar 6. Model Motor Generator Excitation Sistem penguatan ini termasuk system penguatan terpisah di mana arus penguatan arus rotor generator didapat dari generator DC yang digerakkan oleh motor AC yang diberi oleh suplai oleh sumber tersendiri. Dengan mengatur arus eksitasi maka tegangan stator arus bolak-balik bisa diatur. AC Excitation
Gambar 7. Model AC Ecitation Sistem penguatan ini termasuk system penguatan sendiri dimana arus penguatan rotor generator didapat dari generator AC yang dikopel seporos rotor generator dan disearahkan melalui rectifier dan langsung dialirkan kerotor generator melalui sikat. Permanen magnet generator merupakan generator 3fasa dengan kutub luar. Bila kutub magnet diputar maka dikumparan stator akan timbul ggl induksi. GGL induksi ini dimasukkan keAVR dan disearahkan ke kutub-kutub AC exciter untuk penguatan itu sendiri. Bila kutub rotor AC exciter diputar maka pada ujung-ujung belitan rotor akan keluar ggl induksi. AC exciter ini merupakan generator dengan kutub luar.Jadi rotornya mengeluarkan ggl induksi. GGL induksi ini dialirkan ke rotating reactifier untuk disearahkan dengan cara berputar dan langsung dialirkan kerotor generator untuk penguatan rotor generator itu sendiri. Bila rotor generator itu diputar oleh turbin maka di stator generator akan timbul ggl induksi bolak-balik . Bila arus excitasi dinaikkan maka tegangan bolak-balik di stator akan naik juga, tetapi tegangan di stator diatur supaya tetap oleh AVR. Dengan mengambil setting tegangan stator yang disalurkannya maka tegangan yang keluar dari generator bisa diatur secara otomatis. III.1.2
Pengaturan Tegangan Pada umumnya beban generator tidak konstan. Hal ini menyebabkan tegangan pembangkit juga berubah besarnya. Agar tegangan pada pembangkit mengikuti perubahan beban luar maka tegangan generator harus diatur. Pengaturan tersebut pada prinsipnya dengan mengatur besar kecilnya arus penguat generator. Untuk mengatur tegangan generator (dengan arus penguat) secara otomatis dapat dilakukan dengan pengatur tegangan otomatis. Pengatur tegangan otomatis (Automatic Voltage Regulator , AVR ) dibagi menurut cara kerjanya , yaitu jenis kontinu (kontinu duty) dan jenis terputus (intermittent duty). Jenis pertama digunakan untuk mengatur tegangan dalam batas variasi yang kecil tetapi tidak ada untuk harga tertentu , jenis kedua untuk mengatur tegangan pada harga tertentu dalam batas toleransi tertentu pula . Selain jenis-jenis diatas, ada pula jenis tanpa kontak , jenis yang menggunakan tahanan secara langsung atau tidak langsung, dan jenis vibrasi. Jenis tanpa kontak dapat bekerja secara kontinu tanpa menggunakan kontak (mekanis), atau operasi mekanisnya dilakukan dengan menggunakan penguat magnetis (magnetic amplifier), penguat berputar (rotatingamplifier), semikonduktor. Jenis yang menggunakan tahanan secara langsung disebut juga jenis berkontak banyak (multicontact type); di sini tahanan yang dipasang dalam rangkaian
medan dari penguat (medan) diatur langsung oleh isyarat control. Pada jenis yang tidak menggunakan tahanan langsung, tahanan yang dipasang pada rangkaian medan diatur dengan perantara motor pengatur atau suatu mekanis mehidrolik . Jenis vibrasi menggunakan kontaktor untuk mengatur tegangan pada harga rata-rata yang konstan dengan menghubungkan atau memutuskan (on-off operation) sebagian atau seluruh tahanan yang terhubung pada rangkaian medan. III.1.3
Pengaturan Frekuensi Tujuan pengaturan frekuensi adalah untuk mempertahankan agar pembangkitan daya aktif selalu sama dengan beban. Untuk mempertahankan frekuensi dalam batas toleransi yang diperbolehkan, penyediaan/pembangkitan daya aktif dalam sistem harus sesuai dengan kebutuhan pelanggan atas daya aktif, harus selalu sesuai dengan beban daya aktif. Pengaturan ini dilakukan dengan menambah atau mengurangi jumlah energi primer (bahan bakar), dan dilakukan pada governor.Alat yang mengontrol kondisi ini adalah LFC (Load Frekuensi Control). Kekurangan alat ini adalah tidak dapat mengembalikan frekuensi ke kondisi normalnya, hanya membuatnya stabil pada frekuensi tertentu. Untuk itu digunakan AGC (Automatic Generation Control). Alat ini terdapat pada MARK V, dalam bentuk logic.
III.1.4
Pengaturan Daya Reaktif (VAR) Tujuan dari pengaturan daya reaktif adalah untuk memenuhi kebutuhan akan daya reaktif dari sistem. Daya reaktif diperlukan guna memperbaiki cos Ø dari system serta mengurangi loses dari sistem. Pengaturan daya reaktif diatur melalui arus eksitasi dengan menaikkan tegangan sumber eksitasi.
III.1.5
Paralel Generator Tujuan paralel generator :
Untuk melayani beban yang berkembang (memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan). Untuk menjaga kontinuitas pelayanan apabila ada mesin (generator) yang harus dihentikan (misal untuk reparasi)
Syarat paralel generator :
Tegangan sama Frekuensi sama Phasa sama Urutan phasa sama
Untuk sinkr onis asi dipasang pearalatan
Lampu test sinkronisasi peralatan Voltmeter Differensial Sinkronoskop Frekuensimeter Differential Pensinkroniser Relay pemeriksa sinkron
III.2.
OPERASI KELISTRIKAN PLTG GE
III.2.1
Umum
Pembangkit Listrik Tenaga Gas General Electric terdiri dari dua unit, Mesin PLTG dikopel langsung dengan generator sinkron 3 phasa berkutub dua salient. Daya output generator sinkron adalah 45,4 KVA, tegangan 11,5 KV. Titik bintang generator dihubungkan ke sistem pentanahan netral resistance. Daya output generator tersebut dihubungkan dengan kabel berisolasi ke annex switchgear 11,5 KV yang terdiri dari CB generator dan trafo pemakaian sendiri.
Untuk mensuplai daya ke switchyard 150 KV outdoor, switchgear 11,5 KV dihubungkan dengan kabel tanah ke trafo step up tegangan 11,5/150 KV. Sisi tegangan tinggi dari trafo step up tersebut dihubungkan dengan switchyard 150 KV outdoor melalui saluran kabel tanah berisolasi. Titik bintang sisi tegangan tinggi dihubungkan ke tanah melayang (melalui lighting arrester). Untuk keperluan peralatan bantu , PLTG GE mempunyai trafo pemakaian sendiri dengan daya 1600 KVA, tegangan 11,5/380 KV. Sisi tegangan tinggi trafo pemakaian sendiri dihubungkan ke switchgear 11,5 KV melalui kabel berisolasi. Titik bintang sisi tegangan rendah dari tiap unit trafo pemakaian sendiri ditanahkan langsung. AC power supply untuk start pada kondisi normal dan pada saat operasi,supply daya untuk start alat-alat bantu diperoleh dari trafo pemakaian sendiri. Karakteristik trafo pemakaian sendiri adalah : Daya : 1600KVA Tegangan input : 11,55 KV : 380 volt Tegangan output : 80,33 A Arus Primer Arus sekunder: : 2430,95 A Jumlah Phasa : 3 : 50 Hz Frekuensi :6 Impedansi : HV LI95 AC 38/LI AC3 BIL : DYn-5 Vektor Group : ONAN Pendinginan : IEC-76 Standart : 1240 Liter Oil : 4965 Kg Berat Total Tahun Pembuatan : 1997 : PT. Trafindo Perkasa Pabrikan
Supply daya tersebut diperoleh dari tap trafo tenaga di sisi 11,5 KV dan diturunkan tegangannya melalui trafo pemakaian sendiri.Pada saat stop/start, supply daya AC untuk control alat Bantu diperoleh dari busbar 150 KV yang diturunkan tegangannya melalui trafo daya dan kemudian diturunkan lagi melalui trafo pemakaian sendiri 1600 KVA.Karakteristik trafo daya PLTG GE adalah :
Daya output Jumlah phasa Frekuensi Tegangan Primer Tegangan sekunder Arus Primer Arus sekunder Vektor group Tegangan impedansi Type pendinginan Berat Minyak Berat total Temperatur ijin belitan Temperatur ijin minyak Pabrikan
: 36/46 MVA :3 : 50 Hz : 150 KV : 11,5 KV : 356 A : 928,8 A : YnD-11 : 12 % : ONAN/ONAF : 8,3 T : 34,1 T : 50 C : 55 C : TAKAOKA
III.2.2
Standart Operating Procedure (SOP) Persiapan Sebelum Start
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8)
Periksa bahan bakar Diesel start (cukup) Periksa L.O diesel start (cukup) Periksa L.O Reservoir tangki (cukup) Perikasa Level air radiator (cukup) Periksa Level L.O compressor udara tangki cukup Periksa Level air compressor udara tangki cukup. Periksa tekanan tangki compressor ±6 kg/cm Periksa bahan bakar tangki harian cukup
Prosedur Start
1) Pastikan alat-alat bantu dan alat-alat proteksi dalam keadaan siap (ready to start), tampilkan pada layar monitor pada posisi START UP/PERMISSIVES caranya arahkan kursor pada: EXIT (click) START UP PERMISSIVES (click)
2) Untuk memposisikan unit pada signal Ready to Start, arahkan kursor pada: MAIN DISPLAY (click) Posisikan AUTO pada MASTER SELECT,arahkan kursor pada AUTO (click). Tampilkan kembali STARTUP/PERMISSIVES untuk memastikan siap untuk start (ready to start), caranya lakukan pada uraian nomor satu di atas.
3) Apabila signal telah siap untuk start (ready to start), arahkan kursor pada : MAIN DISPLAY (click) Posisi start pada MASTER CONTROL, arahkan kursor pada :START (click)EXECUTE COMMAND (click).
Proses pembangkitan
Pada saat perintah start dieksekusi maka pada awal mulanya mesin diesel start bekerja dimana mesin diesel ini seporos dengan turbin generator dan putaran turbin akan mengikuti putaran mesin diesel start. Hal ini dilakukan,karena jika tidak turbin akan membutuhkan gaya tekan yang sangat besar dan membutuhkan bahan bakar yang lebih besar pada awal start. Pada saat yang bersamaan bahan bakar disemprotkan melalui Nozzle ke dalam ruang bakar dalam bentuk kabut bersama dengan udara, dibakar (diberi pengapian) oleh busi untuk menghasilkan gas yang bertekanan untuk memutar turbin.Berputarnya turbin berarti rotor generator juga berputar. Karena rotor berputar, maka generator mulai menghasilkan output (tegangan dan frekunsi) melalui proses induksi elektromagnetik.Ketika putaran turbin melebihi putaran diesel start maka diesel start akan lepas secara otomatis. Putaran turbin akan terus dinaikkan dengan penambahan bahan bakar yang diatur secara otomatis, Rotor generator yang seporos dengan turbin akan terus berputar hingga mencapai putaran ideal untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi yang diinginkan atau siap untuk melakukan sinkronisasi. Proses sinkronisasi
Untuk pengaturan sinkronisasi, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu denganauto dan manual.Untuk dapat menampilkan prosedur sinkronisasi, arahkan kursor pada : EXIT (click) SYNCHHRONIZING DISPLAY (click)
Akan tampak pada layar sinkronisasi. 1) Sinkronisasi secara AUTO Posisikan auto sync. Pada sync. Mode, caranya arahkan kursor : AUTO SYNC (click)
EXECUTE COMMAND (click). Bila telah dilaksanakan maka proses sinkronisasi akan berjalan secara auto, ditandai dengan masuknya CB generator (breaker close) antara jam 11.55-12.05. Atur beban sesuai kebutuhan secara bertahap. Bila dalam keadaan mendesak / Emergency, pengatur beban dapat diatur sesuai laju perubahan frekuensi. Atur tegangan, power factor (cos Ø), daya reaktif (MVAR), sesuai dengan batas yang ditetapkan. Untuk pengaturan beban dan tegangan dilakukan pada ANNUAL MODE atau pada SPEED / LOAD CONTROL, dengan mengarahkan kursor pada pengaturan RAISE atau LOWER. Caranya arahkan kursor pada RAISE (click) untuk menaikkan beban atau LOWER (click) untuk menurunkan beban. Bila sinkronisasi dan pengaturan beban telah selesai, posisikan kembali SYNC. MODE pada posisi OFF.Caranya arahkan kursor pada SYNC. OFF (click) -EXECUTE COMMAND (click) Untuk dapat memantau lebih jelas kondisi system pembangkitan tampilkan kembali layar pada posisi MAIN DISPLAY (click).
2) Sinkronisasi secara MANUALSinkronisasi secara manual dapat dilaksanakan pada dua tempat, yakni pada Remote Control dan pada Panel Generator (local). Prosedur stop unit
Untuk prosedur penyetopan unit langkah yang dilakukan dengan menurunkan beban secara bertahap sampai pada beban minimal (0,5 MW) diikuti dengan pelepasan Circuit Breaker (Breaker Trip), bila telah tercapai penyetopan dapat dilaksanakan, dengan memberikan sinyal stop pada turbin.Pelaksanaannya adalah : 1. Arahkan kursor pada EXIT (click) 2. SYNCHRONIZING DISPLAY (click). Bila telah dilaksanakan maka akan tampak sarana penurunan beban hingga pelepasan Circuit Breaker ( Breaker Trip) 3. Untuk penurunan beban lakukan pada Manual Mode, pilih sarana LOWER LOAD, caranya arahkan kursor pada :LOWER (click) lakukan hingga beban mencapai beban minimal (0,5 MW), bila telah tercapai lepaskan circuit breaker (breaker trip), caranya adalah : arahkan kursor pada BREAKER TRIP di MANUAL MODE. 4. BREAKER TRIP (click). Perhatikan signal pada breaker, bila penunjukan breaker telah terbuka (open) maka proses pelepasan breaker telah selesai, selanjutnya penyetopan turbin bisa dilaksanakan, bila breaker open tunggu 5 menit untuk meyetop unit. Caranya : Arahkan kursor pada : MAIN DISPLAY (click) Posisikan stop pada MASTER SELECT, arahkan kursor pada : STOP (click)-EXECUTE COMMAND (click) Maka proses penyetopan unit telah tercapai, periksa kembali keadaan pembangkitan hingga kondisi dalam keadaan aman. Normal load operation (pembebanan)
Pembebanan generator setelah synchronizing dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : 1. Pembebanan secara Manual (Manual Loading) Pembebanan Manual dapat dilakukan dengan menekan SPEED SPRAISE/SPEED SP LOWER pada CRT Main Display. Dapat juga dilakukan dengan cara mengatur governor control switch ( 70 R4/Cs) pada generator control panel. Untuk menaikan beban dilakukan dengan memutar switch ke kanan, dan sebaliknya untuk menurunkan beban dilakukan dengan memutar switch ke kiri.Pengaturan beban dengan menggunakan governor control switch ( 70R4/CS), untuk menaikan beban lebih besar dari 25 % full load tidak dapat dilakukan dalam satu menit. 2. Pembebanan secara AUTO ( Automatic Loading ) Pada awal start jika tidak ada pilihan pembebanan, unit akan dibebani dengan SPINNING RESERVE load point. Dimana SPINNING RESERVE load point adalah sedikit lebih besar dari tidak ada beban,yaitu8 % dari beban dasar.Pada intermediate
load point, PRE-SELECTED load, dan temperature control load point BASE dan PEAK dapat dipilih setiap saat setelah sinyal start diberikan. Pemilihan akan ditampilkan pada CRT.Pembebanan unit sesuai dengan pilihan pembebanan yang telah dipilih.PRESELECTED LOAD adalah titik beban yang lebih besar dari SPINNING RESERVE dan kurang dari BASE, sekitar 50 %. Pengoperasian secara remote ( remo te operation )
Untuk memindahkan control turbin dari control compartemen ke lokasi peralatan remote. Pilih REMOTE pada CRT Main Display. Dengan kondisi ini, start turbin; automatically synhronized, dan pembebanan dapat dilakukan secara remote.Jika dilakukan synchronisasi secara manual dari remote control, maka selector switch ( 43 S ) pada panel generator control harus diposisikan pada OFF/REMOTE. Shutdown and cool down
1.
2.
3.
4.
Normal Shutdown Normal Shutdown dapat dilakukan dengan memilih STOP pada CRT Main Display. Prosedur shutdown akan mengikuti secara automatic melalui pengurangan beban generator, perubahan kecepatan turbin, penutupan bahan bakar pada bagianbagian kecepatan dan initial dari pada cooldown sequence yang pada akhirnya mesin stop. Emergency shutdown Emergency dilakukan dengan menekan tombol Emergency Stop.Emergency shutdown dapat dilakukan dengan cara mekanik yaitu dengan mendorong / menekan manual emergency trip valve yang terletak pada gauge cabinet assembly, atau manual trip button pada overspeed trip mekanik yang terletak di samping accessory gear. Cooldown Setelah dilakukan shutdown, maka rotor harus tetap berputar selama masa pendinginan . Perputaran rotor turbin diperlukan gunanya adalah untuk mencegah lendutan rotor, resultant rubbing dan imbalance dan dihubungkan dengan kerusakan lain yang mungkin terjadi jika peralatan bantu start tanpa berhenti tanpa pendinginan terlebih dahulu. Turbin dapat dioperasikan dan dibebani setiap saat selama siklus pendinginan.Siklus pendinginan dapat dilakukan menggunakan bagian-bagian starting yang mana hal ini dilakukan pada operasi cranking speed. Pada unit-unit yang mempunyai electro motor sebagai starting device, operator harus memperhatikan petunjuk lamanya motor dapat beroperasi tanpa overheating. Peralatan yang diperlukan untuk putaran selama cooling down pada MS5000 dan MS 6001 adalah hydraulic ratchet yang dihubungkan dengan peralatan torque converter. Ratchet berputar sekali setiap 3 menit dan memutar rotor 47 derajat.Waktu minimum yang diperlukan untuk pendinginan turbine tergantung pada ambient temperature turbine. Faktor lain seperti udara langsung dan kelembaban udara di luar dan air drafts di dalam instalasi, dapat juga mempengaruhi waktu yang diperlukan untuk coolingdown. Rotor harus tetap berputar selama 24 jam sejak shutdown, untuk meyakinkan keamanan minimum dari rubs dan unbalance pada kondisi subsequent starting. GE Company, merekomendasikan bahwa pengoperasian putaran rotor terus menerus selama 48 jam setelah shutdown untuk memperoleh pendinginan rotor yang merata. Black Start Operation PLTG GE mempunyai fasilitas black start yang dapat dioperasikan dalamkondisi blackout atau tidak ada sumber tegangan AC dari luar.Supply tegangan untuk peralatan control diperoleh dari sumber tegangan DC battery.Ignition atau pengapian dan internal AC control, diperoleh dari tegangan DC yang dikonversi menjadi tegangan AC oleh inverter Ketika turbine distart, DC Emergency Lub Oil beroperasi untuk mensupply pelumasan hingga Accessory gear mendrive main oil lub pump. Pompa emergency jalan terus sampai accelerating speed signal(14HA) menyala, yaitu pada kecepatan putaran 95%. Pompa emergency kemudian akan shutdown
jika lube oil pressure switgh (63QL) menunjukkan tekanan yang cukup.Dalam pengoperasian black start juga dibutuhkan tambahan 88HR DC hydraulic ratghet pump assembly. Bagian ini diperlukan untukm mengontrol tekanan oli dalam menjalankan clutch dan rathet assembly.Untuk bahan bakar mesin, tekanan yang disupply ke turbine didrive oleh fuel oil pump diperoleh dari fuel forwading pump AC/DC.Motor DC akan menjalankan pompa sampai tegangan AC diperoleh untuk menjalankan motor AC. Kebutuhan tekanan bahan bakar yang tinggi dapat dicukupi oleh nomalnya accessory gear driven fuel pump.
III.3.
SISTEM PROTEKSI PLTG GE
III.3.1
Alat Sensor
Alat sensor berfungsi untuk mendeteksi perubahan parameter pada sistem dari peralatan yang diproteksi. Alat sensor ini berupa VT (voltage transformer) dan CT (current transformer ). III.3.2
Relay Proteksi Pada PLTG GE relay proteksi yang digunakan adalah relay numeric yangmana dikendalikan oleh sebuah microprocessor. Relay numeric atau relay digital yang digunakan adalah DGP System. DGP system adalah sebuah mikroprosesor yang dikombinasikan dengan relay digital dimana menggunakan sampling bentuk gelombang dari arus dan tegangan input untuk keperluan proteksi, control, dan memonitor generator. Sampling tadi digunakan untuk penghitung arus dan phasa tegangan yang mana digunakan untuk fungsi alogaritma proteksi. DGP System menggunakan interface MMI (Man Machine Interface) dan DGP LINK software komunikasi yang sesuai dengan GE digital relay system.
Di bawah ini beberapa fungsi proteksi yang ada pada DGP System : 1. Stator Differential (87G) 2. Current Unbalance (46) 3. Loss of Exicitation (40) 4. Antimotoring (32-1) 5. Time overcurrent with voltage restraint (51V) 6. Stator Ground (64G1) 7. Ground Overcurrent ( 51 GN) 8. Over exicitation (24) 9. Overvoltage (59) 10. Undervoltager (27) 11. Over and Undefrequency (81) 12. Voltage Transformer Fuse Failure (VTFF)
Stator Differential
Fungsi ini menyediakan Proteksi dengan kecepatan tinggi selama terjadi gangguan phasa-phasa, dan tiga phasa didalam stator generator. Stator differential menggunakan sebuah produk restraint alogaritma dengan dualslope karakteristik. Stator differential tidak akan bekerja untuk gangguan berulang pada belitan mesin. Ini juga tidak akan bekerja untuk ganguan satu fasa ketanah, jika system tersebut tidak ditanahkan atau ditanahkan dengan impedansi yang tinggi. Proteksi terhadap hubung tanah akan berfungsi jika netral dari mesin ( atau salah satu mesin yang dioperasikan parallel) ditanahkan. Sebuah bagian kecil dari belitan sampai titik netral tidak dapat diproteksi, jumlah gangguan sangat ditentukan dari tegangan yang dapat menyebabkan arus pick-up minimum yang mengalir sampai titik netral dan impedansi pentanahan. Peralatan pembatas arus pada rangkaian netral tanah akan meningkatkan impedansinetral dan akan menurunkan fungsi proteksi gangguan tanah.
Current Unbalance
Di sini ada beberapa kondisi tidak normal pada generator, kondisi tidak normal ini dapat berupa ketidak seimbangan beban, gangguan pada sistem dan rangkaian terbuka. Komponen urutan negative (I2) dari arus stator berhubungan langsung dengan kondisi tidak normal ini dan pengaturan jumlah putaran fluks medan pada mesin. Kekurangan ini akan menyebabkan pemanasan pada inti rotor. Kemampuan dari mesin untuk bertahan dari pemanasan yang disebabkan oleh arus yang tidak terbatas (unbalance current).Proteksi current unbalance dari DGP sistem menyediakan karakteristik waktu operasi yang cepat sesuai I2² T = K. Sebuah karakteristik linear yang dibuatkira-kira untuk pendinginan mesin sementara pada kondisi arus yang tidak terbatas ( unbalance current ). Didalamya ditambahkan 46T, DGP sistem juga memasukkan sebuah alarm unbalance current (46A) yang mana dioperasikan oleh komponen urutan negative (I2) disesuaikan dengan pick-up dan timedelay. Loss of Excitation
Fungsi ini digunakan untuk mendeteksi kekurangan eksitasi pada mesin sinkron. DGP sistem memasukkan dua karakteristik mho, untuk mendeteksi mesin, tiap bagian disesuaikan jangkauan, waktu mati dan pewaktuan. Logika disediakan dalam DGP system untuk memblok fungsi ini dari adanya tegangan urutan negative ( dideteksi oleh sebuah Voltage transformer fuse failure condition) dan sebuah eksternal VTFF Digital input DI6. Eksitasi dapat hilang karena tripnya field breaker, rangkaian terbuka atau hubung singkat pada belitan medan, kerusakan pada regulator, atau ilangnya sumber untuk meyupplai belitan medan. Ketika sebuah generator sinkron kehilangan eksitasi, ini cenderung membuatnya menjadi sebuah generator induksi. Jika ini berlangsung pada kecepatan normal, beroperasi dengan daya yang berkurang, dan penerimaan daya reaktif (VARS) dari sistem. Impedansiini dilihat oleh relay, relay melihat generator bukan sebagai gangguan tetapi merupakan karakteristik mesin. Aliran daya sebelumnya berkurang akibat eksitasi. Studi mengindikasi bahwa fungsi dari zona mho dapat diset untuk mendeteksi kasus kegagalan eksitasi dalam waktu yang singkat. Dan zona kedua dapat mendeteksi semua kasus kegagalan eksitasi. Setting waktu yang lama dibutuhkan oleh second zone (40-2) untuk keamanan selama kondisi ayunan daya untuk system stabil. Anti Motoring
Fungsi ini untuk mengatasi terjadinya aliran daya aktif dari system kegenerator. Kondisi ini terjadi saat semua atau sebagian prime mover hilang daya putarnya, dan saat itu juga daya yang dibangkitkan kurang dari daya beban. Daya aktif / nyata akan mulai mengalir ke dalam generator dari sistem.Motoring power secara khusus membedakan jenis penggerak mula seperti yang ditunjukkan oleh Tabel di bawah. Untuk spesifikasi penggunaan,minimum penggerak daya dari generator dapat diperoleh dari supply setiap unit. Tabel 2. Nilai Daya Penggerak Berdasarkan Penggerakmulanya
Jenis penggerak mula
Penggerak daya dalam percent dari unit rating
Gas turbine
10 – 100
Diesel
15 – 25
Hydraulicturbine
2 – 100
Steam turbine
0,5 – 4
DGP system menyediakan sebuah fungsi untuk reverse power (32-1) dandisesuaikan dengan time delay. Time overcur rent with vo ltage restraint (51V)
Sebuah system harus dapat dilindungi dari gangguan, untuk itu time overcurrent with voltage restraint yang terdapat pada DGP sistem berfungsi untuk sebagai back up protection. Stator Groun d (64G1)
Fungsi ini untuk mendeteksi adanya gangguan stator ground fault dengansebuah impedansi ground yang tinggi pada generator. Pada keadaan normalnetral dari belitan stator mempunyai potensial tertutup terhadap ground. Groun d Overcu rrent ( 51 GN)
Fungsi ini untuk mengatasi adanya arus lebih yang terjadi akibat adanyahubung singkat pada generator. Prinsip kerja dari Ground over current sama dengan prinsip kerja overcurrent relay. Over exicitation (24)
Fungsi ini untuk mengatasi arus eksitasi yang berlebih pada rotor, eksitasiyang lebih pada generator dapat menaikkan temperatur pada belitan stator akibat arus yang besar sehingga dapat merusak belitan rotor. Over Voltage
Fungsi ini untuk mengatasi adanya tegangan lebih pada generator. Tegangan yang berlebih yang melampaui dari batas maksimum yang diijinkan dapat menyebabkan kerusakan isolasi dari belitan stator dan berakibat pada hubung singkat antara belitan. Selain itu overvoltage dapat mengakibatkan terjadinya overspeed dan merusak pengatur tegangan otomatis (AVR). Under Voltage
Fungsi ini untuk mendeteksi mengatasi tegangan yang rendah pada output generator. Apabila generator bekerja pada tegangan yang rendah maka akibat pada beban. Tegangan yang rendah pada generator akan mengakibatkan daya yang dipasok ke beban berkurang sehingga merugikan. Apabila generator berada dalam interkoneksi maka akan mengakibatkan terjadinya aliran daya ke generator. Over and Under Frequenc y
Fungsi ini untuk mendeteksi frekuensi generator, under frequensi dapat meyebabkan membukanya CB sehingga perlu dideteksi, untuk mengatasinya dengan dilakukan dengan menyeimbangkan beban dengan daya yang dibangkitkan. Over frequency dapat meyebabkan over speed, overvoltage sehingga dapat membahayakan generator. Voltage Transform er Fuse Failure (VTFF)
Fungsi ini dapat operate untuk semua Partial loss dari tegangan AC yangdisebabkan satu atau lebih blown fuses, jika tegangan AC hilang negative squence voltage detektor akan pickup dan positive squence detector akanakan drop out. III.3.3
Circuit Breaker (CB) Circuit breaker berfungsi sebagai switch atau saklar yang memutuskan dan menghubungkan peralatan yang diproteksi dari sistem. Circuit breaker bekerja berdasarkan perintah dari relay.
III.3.4
Sumber DC Sumber DC yang digunakan pada sistem proteksi Generator PLTG GE berasal dari sebuah batterai dengan tegangan 125 volt
III.3.5
Gangguan pada Generator Gangguan pada generator dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Gangguan Listrik (electric fault) 2. Gangguan Mekanis/Panas (mechanical thermal fault) 3. Gangguan Sistem (system fault) Ganggu an Listrik (electric al fault)
Jenis gangguan ini adalah gangguan yang timbul dan terjadi akibat gangguan pada bagian listrik dari generator. Gangguan ini meliputi : a) Hubung singkat tiga fasa b) Hubung singkat dua fasa c) Hubung singkat belitan stator ke tanah ( Stator ground fault) Kerusakan pada gangguan dua fasa dapat diperbaiki dengan menyambung (laping) atau mengganti sebagian dari konduktor, tetapi kerusakan akibat gangguan satu fasa ketanah yang bunga api dan merusak isolasi serta inti besi. Kerusakan ini sangat fatal dan memerlukan perbaikan total. d) Hubung singkat belitan rotor hubung tanah (rotor groundfault) Jika terjadi hubung singkat satu titik ketanah belum memberikan pengaruh terhadap roror, namun jika hubung singkat ketanah terjadi pada dua titik maka akan seolaholah hubung sinkat antara dua belitan. Pengaruh dari hubung singkat dua titik adalah : Gaya tarik rotor menjadi tidak seimbang sehingga putarannya menjadi berayun Mempercepat kerusakan bantalan Bisa menyebabkan gesekan antara rotor dan Stator,yang menyebabkan pemanasan pada bagian yang bergesek, sehingga dapat meyebabkan sifat isolasi dari belitan stator berubah. Dan selanjutnya menyebabkan hubung singkat antara belitan atau hubung tanah pada stator. e) Kehilangan arus eksitasi (loss excitation) Hilangnya arus eksitasi dapat menyebabkan putaran mesin menjadi naik dan mengubah fungsi generator sinkron menjadi generator induksi.Kondisi ini akan menyebabkan pemanasan lebih pada rotor akibat arus induksi yang bersirkulasi pada rotor f) Tegangan lebih (overvoltage) Tegangan yang berlebih yang melampaui dari batas maksimum yang diijinkan dapat menyebabkan kerusakan isolasi sari belitan stator dan berakibat pada hubung singkat antara belitan. Selain itu overvoltage dapat mengakibatkan terjadinya overspeed dan merusak pengatur tegangan otomatis (AVR). Ganggu an mekanis/panas (mech anical or thermal fault)
Jenis-jenis gangguan mekanis atau panas adalah : a) Generator berfungsi sebagai motor Motoring adalah peristiwa berubahnya fungsi generator menjadi motor akibat adanya daya balik (reverse power) Daya balik (reverse power) terjadi akibat turunnya daya masukan dari penggerak utama (prime mover). Sehingga torka listrik lebih besar dari torka mekanik, hal ini mengakibatkan terjadi perubahan bentuk dari sudu-sudu turbin (kavitasi sudu-sudu turbin). b) Pemanasan lebih pada stator Pemanasan lebih pada stator meyebabkan : Kerusakan laminasi Kendornya bagian-bagian tertentu pada generator seperti pasak-pasak stator (stator wedges), terminal /ujung belitan dan sebagainya.
c)
Kesalahan parallel Kesalahan dalam memparalelkan generator karena syarat-syarat parallel tidak terpenuhi mengakibatkan kerusakan pada bagian poros dan kopling generator dan penggerak utama karena terjadinya momen puntir.
d) Gangguan pada pendingin stator Gangguan pada pendingin stator (pendingin dengan media udara,hydrogen atau air) menyebabkan kenaikan suhu belitan stator dan berakibat pada isolasi belitan. Gangguan sistem (system fault)
Gangguan pada system yang berakibat pada generator yaitu : a) Terjadinya pelepasan beban secara mendadak ;Terjadinya gangguan hubung singkat baik itu tiga fasa, dua fasa, dua fasaketanah, satu fasa ketanah dan open circuit menyebabkan bekerjanya relay proteksi dan berakibat pada pelepasan beban. Pelepasan beban mengakibatkan daya yang dibangkitkan lebih besar dari daya yang beban,akibatnya torka mekanik lebih besar dari torka listrik sehingga frekuensidan tegangan generator menjadi naik. b) Lepas sinkron (loss sinkron) Apabila kondisi pada point a. berlanjut terus maka akan mengakibatkan ketidak stabilan sistem. Hal ini mengakibat stress pada belitan generator dan gaya punter yang berfluktuasi dan beresonansi, sehingga akan merusak turbine dari generator. Pada kondisi ini Generator harus dilepas dari sistem.
BAB IV PENUTUP
IV.1
KESIMPULAN
1) PLTG General electric pada PT. PLN WILAYAH SULSELRABAR SEKTOR TELLO terdiri atas dua unit dengan masing-masing unit berkapasitas 45,40 MVA 2) Pengoperasian PLTG General Electric mencakup proses start, pembangkitan, proses sinkronisasi dan proses stop. 3) Sistem proteksi dan kontrol pada PLTG General Electric menggunakan DGP System di mana system ini menggunakan microprocessor dan tergolong dalam relay numeric.. IV.2
SARAN 1) Sistem proteksi dan kontrol pada PLTG GE menggunakan sistem digital (komputerisasi) sehingga diperlukan pemeriksaan pada peralatan computer secara berkala
http://www.scribd.com/doc/60302610/23/III-2-2Standart-Operating-Procedure-SOP
