GENERATOR SINKRON

Gambar II.25 Karakteristik Generator yang Bekerja Paralel

Keterangan gambar : N

: putaran generator (ppm-putaran per menit)

f : frekuensi

V : tegangan terminal P

: daya nyata O

: daya reaktif bn

: kondisi beban nol (tanpa beban) bp

: kondisi beban penuh Tanda positif (+) pada Gambar II.25 (c) di atas, generator memasok daya rektif, sedangkan tanda minus (-) berarti generator menyerap / mengkonsumsi daya reaktif. Dari Gambar II.25 (b) dapat diturunkan rumus hubungan frekuensi dan daya listrik sebagai berikut :

P out =k k . (f bn –f sis )

di mana : P out : daya keluaran generator (kW) k k : kemiringan kurva (kW/Hz) atau (MW/Hz) di mana : P out : daya keluaran generator (kW) k k : kemiringan kurva (kW/Hz) atau (MW/Hz)

f sis : frekuensi sistem listrik keseluruhan (Hz). Secara umum ada dua jenis operasi paralel generator yang ditemukan

dalam sistem tenaga listrik, yaitu :

1. operasi paralel generator dengan sistem daya yang besar

2. operasi paralel generator dengan generator lain yang berkapasitas sama besar.

1. Operasi Paralel Generator dengan Sistem Daya yang Besar

Sistem daya yang besar sering disebut dengan infinite bus. Infinite bus adalah suatu sistem daya yang berkapasitas sangat besar sehingga tegangan dan frekuensi dari sistem tersebut tidak lagi dipengaruhi oleh besarnya daya nyata P dan daya rektif Q yang dibutuhkan oleh beban. Karena daya listrik jaringan ini jauh lebih besar dari pada generator, maka efek yang ada pada generatortersebut hampir tidak berpengaruh (untuk idealnya dianggap tidak berpengaruh sama sekali) pada jaringan yang ada tersebut. Karena itu pula jaringan listrik tersebut untuk idealnya disebut sebagai jaringan / jala-jala tidak berhingga (infinite bus).

infinite bus

beban

generator

Gambar II.26 Generator yang Terhubung Paralel Dengan Infinite Bus

Karakteristik frekuensi-daya nyata P, karakteristik tegangan-daya reaktif Q untuk jenis operasi paralel generator dengan infinite bus dapat dilihat pada Gambar II.27 berikut ini.

-P

0 P (daya aktif)

konsumsi

suplai kW

(a) Karakteristik frekuensi-Daya Aktif P

-Q

0 Q (daya reaktif)

konsumsi

suplai kVAr

(b) Karakteristik Tegangan-Daya Reaktif Q

Gambar II.27 Karakteristik Jaringan Tidak Berhingga

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa jaringan tidak berhingga dapat bertindak sebagai pemasok maupun sebagai konsumen daya listrik. Jadi apabila Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa jaringan tidak berhingga dapat bertindak sebagai pemasok maupun sebagai konsumen daya listrik. Jadi apabila

Berikut ini adalah gambar / diagram frekuensi-daya generator yang dihubungkan paralel dengan jaringan tidak berhingga.

f (Hz) f bn

f bp

kW kW

jaringan P j

P g generator

Gambar II.28 Diagram Frekuensi-Daya Generator Paralel Dengan Jaringan

Di mana : P j : daya aktif jaringan P g : daya aktif generator P b : daya aktif beban

f bn : frekuensi tanpa beban

f bp : frekuensi beban penuh pada saat kondisi sinkron dengan jaringan tercapai, maka generator akan

mengambang (floating) pada jaringan tersebut dan memasok daya nyata yang kecil, serta dengan daya reaktif yang kecil pula (atau tidak sama sekali). Hal ini dapat dilukiskan pada diagram frekuensi-daya sebagai berikut : mengambang (floating) pada jaringan tersebut dan memasok daya nyata yang kecil, serta dengan daya reaktif yang kecil pula (atau tidak sama sekali). Hal ini dapat dilukiskan pada diagram frekuensi-daya sebagai berikut :

f bp

kW kW

Gambar II.29 Diagram Frekuensi-Daya Generator Paralel Dengan Jaringan Pada Saat Sinkron

Tapi kadang-kadang ada kalanya ketika kondisi sinkron dengan jaringan tercapai, frekuensi generator lebih rendah dari frekuensi jaringan, maka secara otomatis generator akan beroperasi sebagai motor (mengkonsumsi daya listrik) lihat Gambar II.30. Dalam sistem tenaga listrik modern, biasanya untuk menghindari hal tersebut di atas, panel kontrol generator selalu dilengkapi dengan rele anti daya balik (power reverse relay). Rele ini secara otomatis memutuskan hubungan antara generator dan jaringan bila generator bertindak sebagai motor.

f (Hz)

Gambar II.30 Diagram Frekuensi-Daya Generator Paralel

Dengan Jaringan Pada Saat Sinkron, di mana Frekuensi Generator Sedikit Lebih Rendah Dari Frekuensi Jaringan

2. Operasi Paralel Generator Dengan Generator Lain Yang Berkapasitas Sama Besar.

Operasi paralel ini adalah salah satu jenis operasi paralel generator di mana generator-generator yang dioperasikan secara paralel mempunyai rating daya yang sama besar, kalaupun berbeda selisihnya tidak terlalu jauh.

Keberadaan sistem jenis operasi pralel ini dpat dilihat pada Gambar II.31 berikut ini.

Gambar II.31 Hubungan Paralel Antar Generator

Pembagian beban generator yang bekerja paralel dipengaruhi oleh dua hal, yaitu :

a. efek pengubahan penguatan

b. efek pengubahan setelan governor

a. Efek Pengubahan Penguatan Misalkan generator G A dan G B bekerja paralel dan masing-masing memasok arus sebesar I, sehingga total arus beban yang dipasok sebesar 2I. Kemudian penguatan G A dinaikkan, sehingga E A >E B yang berakibat mengalirnya arus sirkulasi :

2I 2I

Gambar II.32 Skema Rangkaian Paralel Generator

(dengan catatan Z A =Z B , sehingga Z A +Z B = 2Z S , di mana E A = ggl generator A, dan E B = ggl generator B). Arus I S ini mempengaruhi arus beban pada G A dan G B secara vektoris, sehinnga besarnya arus G A sebesar I a dengan factor daya sebesar cos φ A dan arus

G B sebesar I b dengan factor daya cos φ B .

Perubahan ini hamper tidak berpengaruh pada besarnya daya nyata beban, namun berpengaruh pada perubahan daya reaktif yang dipikul oleh generator. Berikut ini gambar segitiga daya akibat perubahan penguatan pada generator yang bekerja paralel :

kondisi 1

kondisi 2

beban A

Q beban

P beban

P beban

2 P beban

Gambar II.33 Segitiga Daya Generator Paralel Akibat Efek Pengubahan Penguatan

Pada kondisi 1 beban yang dipikul G A dan G B sama besarnya, namun ketika penguatan G A dinaikkan maka cos φ A meningkat dan mengakibatkan besarnya daya reaktif yang ditanggung G A menurun yang berakibat G B menanggung limpahan daya reaktif G A dan cos φ B pun menurun.

b. Efek Perubahan Setelan Governor Jika penguatan antar dua generator yang diparalelkan dijaga tetap, dam misalkan setelan governornya (pasokan bahan bakar / daya masukan penggerak mula) generator G A dinaikkan, karena G A dan G B terhubung parallel, maka kecepatan G A tidak dapat melebihi kecepatan (over run) G B . Sebagai kompensasainya maka G A akan menaggung beban (P A ) lebih besar dari pada (P B )

yang ditanggung oleh G B .

P beban

P beban

P A = P B = 2 1 P beban φ A = φ B

Gambar II.34 Segitiga Daya Efek Pengubahan Governor