Generator Asinkron
U. Generator Asinkron
Pada PLTA dengan daya relatif kecil (kurang dari I% terhadap daya yang dibangkitkan sistem) seringkali digunakan generator asinkron, yaitu motor asinkron yang dimasukkan ke dalam sistem kemudian diputar oleh air sehingga motor asinkron ini berputar lebih cepat daripada putaran sinkronnya (mempunyai nilai slip). Pengoperasian ini tidak memerlukan proses sinkronisasi sehingga memudahkan otomatisasi, dapat dari jauh, dan tidak memerlukan operator (tidak dijaga). Jika ada gangguan, relai pengaman akan men-trip PMT generator dan memberhentikan turbin airnya. Apa yang terjadi dapat dilihat dari jauh (remote). Setelah dicek dan aman, PLTA dapat dioperasikan kembali dari jauh maupun dekat (setempat).
Generator dijadikan motor Start pada Turbin Gas
Untuk men-start turbin gas diperlukan daya mekanis untuk memutar poros turbin dan juga poros dari generator agar didapatkan udara bertekanan yang akan dicampur dengan bahan bakar dalam ruang bakar yang selanjutnya akan dinyalakan agar menghasilkan gas hasil pembakaran penggerak turbin sehingga akhirnya mekanis yang diperlukan untuk men-start turbin tersebut di atas bisa berasal dari mesin diesel yang akan menggunakan baterai aki atau dari motor listrik yang disediakan kbusus untuk start juga pabrik yang mendesain turbin gas yang menggunakan generator utamanya sebagai motor start.
Contoh adalah PLTGU buatan Siemens yang diagram satu garisnya adalah seperti ditunjukkan oleh generator utama memberikan dayanya kepada rel 150 W. Rel 6,6 kV adalah rel untuk alat-alat bantu penggerak pompa air pendingin dan motor pengisi air ketel. Rel 400 Volt adalah rel untuk sebagai alat bantu seperti: excitacy statis yang diperlukan sewaktu start, adalah frekuensi statis yang diperlukan untuk men-start generator
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
generator sebagai motor start, generator tersebut dengan kumparan asinkron kemudian di-start sebagai motor asinkron. Pada proses start ini, diberi pasokan 400 volt dengan frekuensi rendah yang diatur oleh SFC. Setelah generator ini dari motor asinkron, frekuensinya secara bertahap dinaikkan sehingga putaran generator terus mendekati putaran sinkron kemudian diberi penguatan oleh SEE sehingga generator ini untuk paralel dengan sistem. Setelah generator ini paralel dengan sistem, langkah selanjutnya adalah menghidupkan pararel tersebut di atas, harus dijaga agar tegangan 150 kV tidak bertabrakan dengan yang dapat dilakukan dengan membuka PMT No. 1 terlebih dahulu sebelum PMT No. 2
1. Rekaman Kerja PMT Pada hasil rekaman didapat butir-butir data dan gambar-gambar rekaman
dan tanggal serta jam (pukul) rekaman dilakukan. Seperti yang terlihat pada Gambar II.114, perekaman didapatkan pada, tanggal 19 Juli 2002 pukul 19.46.
Gambar II.112
Diagram satu garis dari PLTGU di mana turbin gas di-start oleh generatornya yang dijadikan motor start
Keterangan: PMT=Pemutus Tenaga (CBI Circuit Breaker); SEE = Peralatan Excitacy Statis; FC=Pengubah Frekuensi Statis; ST = Generator Turbin Uap; GT=Generator Turbin Gas
134 Pembangkitan Tenaga Listrik
Data dan gambar yang didapat adalah:
1. Test ldentification Data Data yang menyangkut pembuat rekaman kerja PMT dan operator tidak
ditampilkan di sini, dengan harapan tidak melanggar etika bisnis.
Gambar II.113
Foto dari sebuah alat perekam kerja (untuk pengujian) PMT buatan Euro SMC
2. Test Configuration Data
Gambar II.114
Data Hasil Pengujian Pemutus Tenaga Keterangan:
Operation: C-O-C atau Close-Open -Close. Ini artinya bahwa percobaan dilakukan dengan mode tutup'(close), buka. (open), dan tutup (close). Durasi Waktu: 80-80-100-100 (milidetik).
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
Trigger (Pemicu): Operation, artinya hal ini dilakukan oleh alat perekam ini dengan diprogram terlebih dahulu. Record Length: 800 miliseconds. Artinya alat perekam ini bisa melakukan perekaman selama 800 milidetik. Rebound Time: 2 miliseconds. Rebound Time adalah waktu antara. berhentinya (menjadi nolnya) arus dalam closing coil (dalam Gambar II.114 ditunjukkan dengan Ic yang menjadi nol) saat menutupnya kontak utama PMT, yaitu C3. Dalam kontak utama yang pertama masuk adalah C3, ditunjukkan oleh garis tebal. Ic adalah arus dari closing coil dan 10 adalah arus dari trip coil, dan auxiliary contacts; misalnya kontak K5 dan kontak K6 untuk menyalakan lampu sinyal merah dan lampu sinyal hijau).
3. Timing Semua pengukuran waktu dinyatakan dalam milidetik. Ada tabel waktu dari hasil rekaman yang disusun untuk kerjanya ketiga buah kontak utama (dalam milidetik):
4. Arus Kumparan (arus searah)
5. Tahanan Kontak
6. Grafik-grafik Alat perekam kerja PMT ini harus dihubungkan ke closing coil, trip coil,
serta kontak-kontak bantu PMT dengan memperhatikan pengawatan sekunder PMT.
Hasil rekaman kerja PMT ini harus dianalisis dengan mengacu pada buku petunjuk pemeliharaan PMT bersangkutan. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah:
a. Waktu pembukaan PMT harus secepat mungkin, yaitu sekitar 3 cycle atau 60 milidetik, untuk sistem dengan frekuensi 50 Hz. Dari grafik Gambar II.114, tampak waktu pembukaan PMT adalah kira-kira 50 milidetik, yaitu sejak timbul 10 (arus trip coil) sampai PMT membuka (garis tebal terputus).
b. Keserempakan pembukaan ketiga kontak utama; apabila tidak serempak besar kemungkinan ada bagian kontak yang pembukaannya terlambat akibat telah mengalami keausan yang berlebihan
Pentanahan Dalam sebuah instalasi listrik ada empat bagian yang harus ditanahkan atau sering juga disebut dibumikan. Empat bagian dari instalasi listrik ini adalah:
136 Pembangkitan Tenaga Listrik
a. Semua bagian instalasi yang terbuat dari logam (menghantar listrik) dan dengan mudah bisa disentuh manusia. Hal ini perlu agar potensial dari logam yang mudah disentuh manusia selalu sama dengan potensial tanah (bumi) tempat manusia berpijak sehingga tidak berbahaya bagi manusia yang menyentuhnya.
b. Bagian pembuangan muatan listrik (bagian bawah) dari lightning arrester. Hal ini diperlukan agar lightning arrester dapat berfungsi dengan baik, yaitu membuang muatan listrik yang diterimanya dari petir ke tanah (bumi) dengan lancar.
Kawat petir yang ada pada bagian atas saluran transmisi. Kawat petir ini sesungguhnya juga berfungsi sebagai lightning arrester. Karena letaknya yang ada di sepanjang saluran transmisi, maka semua kaki tiang transmisi harus ditanahkan agar petir yang menyambar kawat petir dapat disalurkan ke tanah dengan lancar melalui kaki tiang saluran transmisi.
Titik netral dari transformator atau titik netral dari generator. Hal ini diperlukan dalam kaitan dengan keperluan proteksi khususnya yang menyangkut gangguan hubung tanah.
Dalam praktik, diinginkan agar tahanan pentanahan dari titik-titik pentanahan tersebut di atas tidak melebihi 4 ohm.
Secara teoretis, tahanan dari tanah atau bumi adalah nol karena luas penampang bumi tak terhingga. Tetapi kenyataannya tidak demikian, artinya tahanan pentanahan nilainya tidak nol. Hal ini terutama disebabkan oleh adanya tahanan kontak antara alat pentanahan dengan tanah di mana alat tersebut dipasang (dalam tanah). Alat untuk melakukan pentanahan ditunjukkan oleh Gambar II.115.
Batang pentanahan tunggal (single grounding rod). Batang pentanahan ganda (multiple grounding rod). Terdiri dari beberapa batang tunggal yang dihubungkan paralel. Anyaman pentanahan (grounding mesh), merupakan anyaman kawat tembaga. Pelat pentanahan (grounding plate), yaitu pelat tembaga.
Tahanan pentanahan selain ditimbulkan oleh tahanan kontak tersebut di atas juga ditimbulkan oleh tahanan sambungan antara alat pentanahan dengan kawat penghubungnya. Unsur lain yang menjadi bagian dari tahanan pentanahan adalah tahanan dari tanah yang ada di sekitar alat pentanahan yang menghambat aliran muatan listrik (arus listrik) yang keluar dari alat pentanahan tersebut. Arus listrik yang keluar dari alat pentanahan ini menghadapi bagian-bagian tanah yang berbeda tahanan
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
oleh kedalamannya. Makin dalam letaknya, umumnya makin kecil tahanan jenisnya, karena komposisinya makin padat dan umumnya juga lebih basah.
Oleh karena itu, dalam memasang batang pentanahan, makin dalam pemasangannya akan makin baik hasilnya dalam arti akan didapat tahanan pentanahan yang makin rendah.
Gambar II.115
Empat Alat Pentanahan
Gambar II.116
Batang Pentanahan Beserta Aksesorinya
138 Pembangkitan Tenaga Listrik
Gambar II.117
Batang Pentanahan dan Lingkaran Pengaruhnya
Tabel II.2 Tahanan jenis berbagai macam tanah serta tahanan pentanahan
Tampak bahwa makin dalam letaknya di dalam tanah sampai kedalaman yang sama dengan kedalaman batang pentanahan, dan lingkaran pengaruh ini makin dekat dengan batang pentanahan. Hal ini disebabkan oleh adanya variasi jenis tanah seperti tersebut di atas. Tabel II.2 menunjukkan tahanan jenis berbagai macam tanah serta tahanan pentanahan dengan berbagai aman dan apabila digunakan pita pentanahan (grounding strip) dengan berbagai ukuran panjang: Untuk memperoleh tahanan pentanahan di humus lembab batang pentanahannya dipancang sedalam 5 m tetapi bila di pasir kering kedalamannya harus 165 m. Cara mengukur tahanan tanah secara umum adalah seperti yang ditunjukkan oleh Gambar II.118. Pada ini tampak batang pentanahan yang akan diukur tahanan pentanahannya
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
ditanam paling kiri. Paling kanan adalah batang pembantu untuk menyuntikkan arus dari alat pengukur tahanan pentanahan. Arus kemudian mengalir kembali ke alat pengukur melalui batang pentanahan dan kabel warna biru (paling kiri).
Gambar II.118
Cara mengukur tahanan pentanahan
Pengukuran dilakukan pada konduktor yang menghubungkan batang pentanahan dengan alat yang ditanahkan oleh batang harus dilepas. Alat pengukur ini mengukur tegangan antara batang pembantu yang ada di tengah dan batang pentanahan. Selanjutnya alat pengukur ini akan menghitung tahanan pentanahan menurut hukum Ohm. Pembukaan dan penutupan saklar rangkaian listrik bisa dilakukan dengan pulsa digital karena hanya memerlukan dua macam posisi, yaitu membuka atau menutup. Tetapi pembukaan dan penutupan sudu jalan dari air yang dilakukan melalui pengaturan sekunder governor memerlukan gerakan analog sehingga didapat pengaturan yang halus.
Gambar II.119
140 Pembangk itan Tenaga Listrik
Gambar II.120
Bagan Instalasi Pneumatik (Udara Tekan) dari Sebuah PLTD Keterangan:
M.L = Motor Listrik; Katub Satu Arah; I Ke Mesin Diesel untuk Start, 2 Ke Emergency Stop unit yang ada.
Kontrol otomatis secara. penuh (full automatic control) telah banyak dilakukan pada PLTA dan PLTG. PLTA dioperasikan secara otomatis dari jarak jauh (remote) dengan menekan tombol start-stop saja bahkan dengan tombol untuk mengatur daya yang dibangkitkan.
Dari segi perangkat lunak (software) umumnya instalasi kontrol dari pusat listrik dilengkapi dengan program sebagai berikut:
a. Data Acquisition Program ini menyelenggarakan pengumpulan dan penyajian data dan inforimasi yang diinginkan.
b. Threshold Values Program ini mengatur pemberian peringatan (warning) apabila ada besaran yang melampaui nilai batas yang diperbolehkan.
c. Fault Recording Program ini mencatat kejadian-kejadian yang tidak normal (gangguan) dan memberikan analisisnya.
Program ini mencatat besaran-besaran tertentu yang berkaitan dengan pemeliharaan, misalnya getaran dan suhu bantalan kemudian menganalisis data ini dan selanjutnya memberikan rekomendasi mengenai langkah pemeliharaan yang harus dilakukan.
e. Program Interupsi Program interupsi memberikan prioritas untuk melakukan interupsi terhadap proses pengambilan data karena ada hal yang urgent yang perlu segera diberitahukan operator, misalnya kalau ada gangguan.
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
f. Program Automatic Control Yaitu program untuk mengatur secara. otomatis besaran besaran tertentu misalnya mengatur tekanan dan suhu uap pada PLTU.
Program untuk start dan stop secara otomatis serta pengaturan dayanya. Instalasi kontrol juga berinteraksi dengan instalasi proteksi. Misalnya jika PMT generator pada PLTU trip relai diferensial yang bekerja, instalasi kontrol bersangkutan diberi tahu oleh instalasi proteksi kejadian ini, kemudian instalasi kontrol ini melakukan langkah-langkah pengaturan. yang diperlukan, program automatic control yang ada padanya (udara tekan) dari sebuah PLTD. Katup satu arah bisa dibuka oleh elektromagnet yang mendapat arus searah dari baterai. Jika suatu terdiri atas beberapa unit maka banyaknya katup start dan katup emergency adalah sama dengan jumlah magnet yang membuka katup emergency stop diperintah oleh relai-relai yang dikehendaki oleh sistem proteksi misalnya oleh relai diferensial, relai tekanan minyak pelumas rendah dan relai suhu air pendingin tinggi. Sedangkan katup start dibuka oleh elektromagnet yang ada kaitannya dengan tombol start atau handel start dari mesin diesel. Dalam praktik setiap botol angin atau reservoir udara tekan harus dilengkapi katup pengaman dan katup pembuang kandungan uap air udara yang mengembun di dalam botol angin atau reservoir udara tekan tersebut.
Pada PLTA dan PLTU yang kapasitasnya umumnya lebih besar dari pada PLTD diperlukan pengaturan daya yang dibangkitkan melalui pengaturan katup air dari turbin air atau pengaturan katup (throttle) uap dari turbin uap yang membutuhkan gaya yang besar. Pengaturan ini dikomando oleh governor, tetapi governor adalah relatif kecil, maka gaya komando (perintah) yang keluar dari governor ini perlu diperkuat melalui suatu amplifier mekanis untuk bisa mengatur katup air atau katup uap seperti tersebut di atas.
minyak bertekanan
Dari komando governor
Servomotor
ke katup pengatur air/uap
Gambar II.121
Amplifier hidrolik
142 Pembangk itan Tenaga Listrik
Amplifier mekanis ini dilakukan melalui sistem hidrolik. Amplifier mekanis ini analog dengan tabung trioda atau transistor. Gaya komando (arus basis) memodulasi minyak bertekanan (tegangan pasokan V) menjadi tekanan tinggi (tegangan emiter) untuk menghasilkan daya yang besar untuk menggerakkan katup (beban).
Pada sistem kontrol hidraulik perlu diingat bahwa minyak (cairan) adalah tidak kompresibel, artinya tidak bisa mampat atau mengembang seperti halnya udara pada sistem pneumatik.
Dalam praktik servomotor dilengkapi dengan dashpot yang berfungsi sebagai peredam untuk mencegah terjadinya osilasi. Untuk membatasi jumlah minyak yang diperlukan dalam sistem kontrol hidraulik, reservoir minyak beserta bak minyak diusahakan letaknya berdekatan dengan turbin yang akan diatur katupnya. Pengaturan katup turbin seperti uraian di atas, yang memerlukan gaya mekanik besar dan kontinu, cocok dilakukan memakai sistem pengaturan hidrolik.
Katup-katup yang jarang dibuka atau ditutup dan tidak memerlukan pengaturan, dapat dibuka atau ditutup dengan memakai motor listrik yang dikomando dari ruang kontrol (control room), generator, sistem excitacy, susunan rel, saklar-saklar, pengatur regangan otomatis, governor, sistem proteksi dan pentanahan bagian-bagian Instalasi.
Gambar II.122
Reservoir minyak bertekanan untuk sistem kontrol
Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik
Gambar II.123
Komponen peralatan untuk pengaturan hidrolik