Instalasi Listrik Generator Sinkron 3 phasa

3. Instalasi excitacy (excitacy) generator sinkron 3 phasa

Bagian lain dari instalasi listrik pada generator sinkron 3 phasa adalah instalasi arus penguat medan magnet (excitacy). Arus penguat didapat medan magnet secara umum diperoleh dari generator arus searah (DC) yang terpasang satu poros dengan generator utama.

Selain itu ada juga penguatan yang diperoleh dari generator sinkron yang disearahkan terlebih dahulu, dan bahkan ada generator sinkron yang sistem excitacynya berasal dari belitan penguat yang dipasang pada rotor generator sinkron sendiri.

Secara prinsip penguatan generator sinkron 3 phase ditunjukkan pada Gambar II.6.

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

Gambar II.6

Prinsip penguatan pada generator sinkron 3 phase

Gambar II.7

Generator sebuah PLTU buatan Siemen dengan 2 kutub

Hubungan listrik antara generator utama dengan generator arus penguat dilakukan melalui cincin geser dan pengatur tegangan otomatis.

Pengatur tegangan otomatis berfungsi mengatur besarnya arus penguat medan magnet agar besarnya tegangan generator utama dapat dijaga konstan.

30 Pembangkitan Tenaga Listrik

Pada generator yang memiliki daya di atas 100 MVA, untuk sistem penguatan banyak digunakan generator DC sebagai penguat secara. bertingkat. Ada generator penguat pilot (pilot exciter) dan generator penguat utama (main exciter). Gambar II.7 menunjukkan generator sebuah PLTU buatan Siemen dengan 2 kutub.

Penguat generator utama cenderung berkembang dari generator arus bolak-balik yang dihubungkan ke generator sinkron melalui penyearah yang berputar di poros generator sehingga tidak diperlukan cincin geser.

Gambar II.8 menunjukkan potongan memanjang rotor generator sinkron berkutub dua (rotor turbo generator) berkutub dua dan Gambar II.9 menunjukkan Rotor generator PLTA Kota Panjang (Riau) berkutub banyak 57 MW.

PLTU dan PLTG memerlukan putaran tinggi, umumnya menggunakan generator berkutub dua dan PLTA memerlukan putaran rendah menggunakan generator berkutub banyak.

Gambar II.8

Rotor turbo generator berkutub dua

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

Gambar II.9

Rotor generator PLTA Kota Panjang (Riau) berkutub banyak 57 MW

Gambar II.10

Stator dari generator sinkron

Titik netral generator tidak ditanahkan dan jika ditanahkan umumnya pemasangannya melalui impedansi untuk membatasi besarya arus gangguan hubung tanah agar cukup mampu untuk menggerakkan relai proteksi.

Gambar II.11 menunjukkan diagram generator sinkron dengan arus penguatan dari generator DC 2400 kW/400V. Dari komutator Generator

32 Pembangkitan Tenaga Listrik

DC dihubungkan pada 2 (dua) slipring generator utama. Generator utama memiliki kapasitas 500 MW/12 kV/60Hz.

Gambar II.11

Diagram generator sinkron 500 MW dengan

penguat generator DC 2400 kW

Gambar II.12 menunjukkan contoh stator generator sinkron 3 phasa 500 MVA, 15 kV dan 200 rpm dengan jumlah alur atau slot 378

Gambar II.12

Stator generator sinkron 3 phasa 500 MVA, 15 kV, 200 rpm, 378 slots (alur)

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

Gambar II.13

Stator steam turbine generator sinkron 722 MVA 3600 rpm 19kV

Gambar II.14 menunjukkan rotor generator dengan 36 kutub, arus penguatan 2400 A DC dari hasil penyearahan tegangan listrik 330 Volt AC.

Gambar II.14

Rotor generator 36 kutub, penguatan 2400 A DC hasil penyearahan listrik 330 Volt AC

34 Pembangkitan Tenaga Listrik

Gambar II.15

Belitan rotor solient -pole (kutub menonjol) generator sinkron 250 MVA

Gambar II.16 menunjukkan generator sinkron rotor sangkar kutub menonjol 12 slot dan Gambar II.17 menunjukkan rotor 3 phasa steam - turbine generator 1530 MVA, 1500 rpm, 27 kV, 50 Hz.

Gambar II.16

Generator sinkron rotor sangkar kutub menonjol 12 slots

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

Gambar II.17

Rotor 3 phasa steam-turbine generator 1530 MVA, 1500 rpm, 27 kV, 50 Hz

Gambar II.18

Rotor belit 4 kutub, penguatan 11,2 kA 600V DC brushlees

36 Pembangkitan Tenaga Listrik

Gambar II.19 menunjukkan sistem excitacy tipe brushlees exciter system

Gambar II.19

Type brushlees exciter system

4. Contoh proses penguatan generator PLTA daerah Mendalan

Tujuan dari sistem penguatan generator adalah untuk mengendalikan output dari generator agar tetap stabil pada beban sistem yang berubah- ubah. Sistem excitacy unit I dan II, III dan adalah berbeda yaitu pada letak saklar penguat medan.

PLTA Mendalan menggunakan generator sinkron 3 Phasa, kumparan jangkarnya terletak pada stator dengan hubungan bintang.

Sedangkan kumparan medan terletak pada rotor generator. Bila rotor berputar akan menimbulkan perpotongan antara kumparan medan dengan stator winding sehingga menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL).

Pada prosesnya untuk menghasilkan tegangan pada generator utama memerlukan penguatan atau excitacy. Yaitu menggunakan transformator arus (Current Transformer = CT)/PT (Potential Transformer = Transformator Tegangan) Automatic Voltage Regulator (AVR) sebagai pemberi input bagi AVR. Selanjutnya perubahan arus dan tegangan yang terukur oleh CT/PT AVR digunakan untuk menggeser tahanan di dalam AVR sesuai besar kecilnya perubahan.

Perubahan nilai tahanan di AVR berpengaruh pada sistem penguatan atau excitacy secara keseluruhan sehingga output tegangan generator akan tetap terjaga kestabilannya.

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

a. Peralatan pendukung sistem excitacy

1) Pilot exciter Merupakan penguat pada generator utama adalah penguat dalam atau penguat sendiri dengan jenis kumparan kompon panjang generator DC,

Pemberi penguatan pertama pada main exciter. Magnetnya berasal dari remanent magnet (sisa-sisa magnet) buatan

2) Juster Werstand Tahanan geser yang berfungsi untuk mengatur tegangan output pilot exciter agar pada putaran nominal (1.500 rpm) mencapai 110 volt DC

3) Shunt regelar Tahanan shunt untuk mengatur tegangan output AVR sebelum unit paralel.

4) AVR Sebagai pengendali agar tegangan output generator selalu stabil/ konstan dengan beban yang bervariasi

5) V V A Sebuah kontak penguatan

6) Main Exciter Sebagai penguat utama bagi generator setelah terlebih dahulu mendapat arus penguatan dari pilot exciter.

7) CT/ PPT AVR Sebagai pengukur arus dan tegangan output dari generator yang selanjutnya sebagai input bagi AVR bila unit sudah paralel atau sinkron.

b. Sistem penguatan generator unit I PLTA Mendalan

Pilot

Excitacy

Main AVR

Shunt Regulator

Gambar II.20.

Penguatan generator unit I PLTA Mendalan

38 Pembangkitan Tenaga Listrik

Pada putaran normal turbin-generator, pilot exciter yang merupakan generator arus searah penguat dalam (kompon panjang) menghasilkan tegangan dan arus yang dapat diatur oleh tahanan lihat Gambar II.21.

Tegangan dan arus searah tersebut pada awalnya dibangkitkan oleh fluk residu (yang tersimpan pada belitan kompon stator pilot exciter) dengan penambahan tingkat kecepatan akan menghasilkan arus-tegangan sampai dengan titik kritis pada putaran tertentu.

Gambar II.21.

Gambar pengawatan sistem penguatan generator unit I PLTA di daerah Mendalan Sumber (PLTA Mendalan)

Tegangan-arus yang dihasilkan oleh pilot exciter merupakan tegangan penguatan untuk generator main exciter, generator main exciter adalah generator arus searah shunt dengan penguatan terpisah.

Penguatan pada generator utama disuplai oleh main exciter melalui saklar penguat medan. Pada awal pengoperasian unit pembangkit, setelah turbin-generator pada putaran nominal (750 Rpm) pengisian tegangan main generator dilakukan dengan memutar penuh hand wheel (shunt regullar) searah jarum jam (menurunkan harga resistansi sampai dengan batas minimum) yang sebelumnya memasukkan saklar penguat medan (VVA).

Pada tegangan output generator ± 6 KV, selanjutnya memutar voltage regullar dengan arah yang sama dengan shunt regullar sampai dengan

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

arah yang sama dengan shunt regullar sampai dengan output generator menunjuk 6 KV.

Pada output tegangan generator tersebut merupakan langkah awal untuk persiapan paralel unit dengan jaring-jaring secara manual.

c. Pengaturan tegangan otomatis Generator sinkron 3 phasa Pengaturan Tegangan Otomatis Generator sinkron 3 phasa menggunakan Tipe Elektro Mekanik AVR Brown & Cie ( AVR - BBC ).

Gambar II.22

Prinsip kerja AVR Brown & Cie

Di PLTA Mendalan Pengaturan tegangan otomatis (AVR) menggunakan tipe elektro mekanik AVR Brown & Cie. AVR ini terdiri dari dua sektor hambatan P yang diperlengkapi alur kontak bentuk lingkaran. Kontak- kontak ini dapat berputar maju dan mundur, sehingga hambatan R dapat diperbesar dan diperkecil.

Jika tegangan generator naik,maka kopel yang dibangkitkan oleh tromol T menjadi kuat, sehingga P bergerak kekanan dan akibatnya hambatan diperbesar. Dinamo exciter penguatannya diperkecii,sehingga tegangan generator turun ke normal. Bila tegangan generator turun (kurang dari normal), maka terjadi proses sebaliknya.

Contoh jenis motor DC ditunjukkan pada Gambar II.23 dan II.24.

40 Pembangkitan Tenaga Listrik

Gambar II.23

Bagian-bagian generator DC dengan 2 kutub

Gambar II.24

Generator DC shunt 4 kutub

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

Gambar II.25

Bagian-bagian generator DC 100 kW, 250V, 4 kutub, 1275 rpm (Courtesy of

General Electric Company USA)

Gambar II.26

Generator DC 2 kutub dengan Penguatan tersendiri

42 Pembangkitan Tenaga Listrik

Gambar II.27

(a) Generator shunt dengan penguatan sendiri (b) Diagram skema generator shunt

Gambar II.28

(a) Generator kompon panjang berbeban (b) Skema diagram generator kompon

Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik

(a) (b)

(c)

Gambar II.29

(a) Generator abad 20 awal (b) Generator portabel (pandangan samping)

(c) Generator portabel (pandangan sudut)