Analisis Efektivtas Pendingin Stator Generator Menggunakan Udara Tekan (Studi Kasus Pada PLTU Labuhan Angin)
SKRIPSI
ANALISIS EFEKTIVITAS PENDINGIN STATOR GENERATOR
MENGGUNAKAN UDARA TEKAN
(STUDI KASUS PADA PLTU LABUHAN ANGIN)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Energi Listrik
OLEH:
DAVID CHRISTIAN HASIHOLAN SITUMORANG
NIM : 120402059
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Energi listrik merupakan kebutuhan primer pada perkembangan teknologi
sekarang ini, manusia sangat bergantung pada energi listrik dalam kehidupan
sehari-hari.Agar energi listrik dapat digunakan dengan baik sesuai kebutuhan
dibutuhkan suatu sistem pembangkit energi listrik yang handal. Pada proses
pembangkitan energy listrik, generator merupakan suatu peralatan utama dalam
suatu sistem pembangkitan energi listrik. Dalam penggunaannya, generator
beroperasi secara terus-menerus sesuai dengan kebutuhan beban yang dilayaninya.
Akibatnya generator akan menimbulkan rugi-rugi panas akibat eddy current pada
belitan stator/rotor. Studi ini menganalisa efektivitas pendinginan stator generator
menggunakan udara tekan (studi kasus pada PLTU Labuhan Angin), dengan
membandingkan antara temperatur aktual di stator (sebelum diberi pendingin)
dengan temperatur yang telah diberi pendingin pada generator. Jadi dari hasil data
penelitian penulis menganalisa sebab-akibat yang ada dan diperoleh bahwa
perubahan beban yang dilayani generator mempengaruhi perubahan temperature,
pada beban 15% temperature sebesar 62,401°C, pada beban 25% temperature
sebesar 61,184°C, pada beban 35% temperature sebesar 58,483°C, pada beban
45% temperature sebesar 54,435°C. Serta perubahan beban juga mempengaruhi
perubahan efektivitas pendingin stator generator, pada beban 15% efektivitas
sebesar 86,67%, pada beban 25% efektivitas sebesar 82,68%, pada beban 35%
efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%, dan
efektivitas rata-rata adalah 83,85%. Sehingga dapat disimpukan bahwa udara
tekan adalah media pendingin yang baik namun tidak konsisten.
Kata Kunci : Generator Sinkron, Pendingin Stator, Tempeatur, Efektivitas
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan
anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul
“Analisis Efektivtas Pendingin Stator Generator Menggunakan Udara
Tekan”.
Adapun tujuanpenyusunan tugas akhir ini untuk memenuhi persyaratan
dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis tidak terlepas dari bantuan
serta bimbingan serta doa dari berbagai pihak sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Syamsul Amien,M.S.selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang
telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan
bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan
hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir.Raja Harahap,M.T. selaku selaku dosen penguji Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan kritik dan saran demi perbaikan tugas akhir ini.
3.
BapakIr.Surya Tarmizi Kasim, M.Si.selakudosen Penguji Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Dr.Ir.Fahmi, ST., M.Sc., IPM selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir.Arman Sani, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6.
Bapak Emerson Pascawira Sinulingga selaku Dosen pembimbing akademik
yang selalu memberikan arahan dan bimbingan selama perkuliahan
7.
Bang Jannes Pinem yang telah banyak cara dan usaha membantu proses
pengambilan data dari PLTU Labuhan Angin hingga tugas akhir
terselesaikan dengan baik.
8.
Teristimewa kepada kedua orangtua yang sangat saya cintai segenap jiwa
saya Ayahanda Hotman Situmorang dan Ibunda Santi Sianturi yang selalu
mendoakan, memberi kasih sayang tulus, nasihat, bimbingan, marah jika
salah, dukungan moril dan materil, dan segala nya yang penulis butuhkan
demi kebaikan hidup saya.
9.
Saudara-saudariku terkasih Jhonri Marganda Tua Situmorang(ALM), Marni
Novita Situmorang, Lamrimma Rotua Anggi Putri yang menjadi teman
hidup sejak kecil remaja dan hingga dewasa ini memberi dukungan dan
semangat serta doa selama hidup termasuk perkuliahan serta untuk
menyelesaikan tugas akhir ini.
10.
Elfrida Eilin Rezky Hutabarat bidadari tanpa sayap yang spesial dalam
hidup saya yang setia menemani dan menghibur saya suka dan duka, serta
memberi dukungan dan semangat serta doa akan masa kini dan masa depan
yang masih menjadi misteri.
11.
KKFC yang menjadi teman untuk selamanya, yang menjadi sasaran sebagai
pelampiasan agar suasana hati lebih baik, pengisi waktu kosong yang
menjadi lebih berarti, serta penghiburan selama kuliah yang begitu luar
biasa.
iii
Universitas Sumatera Utara
12.
Teman Stambuk 2012 Teknik Elektro yang ramah dan baik hati yang tidak
bisa saya sebutkan satu per satu.
13.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
14.
Semua pihak yang telah banyak meberikan dukungan yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan
masih jauh dari kesempurnaan seperti pepatah mengatakan “tak ada gading yang
tak retak”, demikian juga dalam penulisan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis
mengharapkan adanya kritik dan saran dari pembaca yang dapat membuat Tugas
Akhir ini lebih baik lagi.Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi pembaca.
Medan,Maret 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .........................................................................................................i
KATA PENGANTAR .......................................................................................ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................vii
BAB IPENDAHULUAN ..................................................................................1
1.1
Latar Belakang.............................................................................1
1.2
Rumusan Masalah .......................................................................2
1.3
Tujuan Penulisan .........................................................................2
1.4
Batasan Masalah ..........................................................................3
1.5
Manfaat Penelitian .......................................................................3
BABIITINJAUAN PUSTAKA…………………………………………….
4
2.1
Generator Sinkron .......................................................................4
2.2
Konstruksi Generator Sinkron .....................................................5
2.3
Rangkaian Belitan Stator dan Rotor ............................................10
2.4
Prinsip Kerja Generator Sinkron .................................................12
2.5
Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ......................................13
2.6
Reaksi Jangkar Generator Sinkron ..............................................16
2.7
Kecepatan Putar Generator Sinkron ............................................17
2.8
Sistem Eksitasi.............................................................................18
2.9
Faktor yang Mempengaruhi Pemanasan .....................................21
2.10 Sistem Pendinginan Generator ....................................................25
2.11 Kerugian Bila Tidak Ada Sistem Pendingin ...............................25
v
Universitas Sumatera Utara
2.12 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sistem Pendinginan
Generator .....................................................................................38
2.13 Resistansi .....................................................................................30
BAB IIIMETODE PENELITIAN ..................................................................31
3.1
Tempat dan Waktu ......................................................................31
3.2
Peralatan dan Data Sekunder .......................................................31
3.3
Variabel yang Diamati .................................................................31
3.4
Prosedur Penelitian ......................................................................32
BAB IV HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN ....................................38
4.1
Hasil Survey Lapangan................................................................35
4.2
Data Hasil Percobaan ..................................................................38
4.3
Perhitungan Temperatur pada Belitan Stator ..............................39
4.4
Perhitungan Efektivitas Pendingin Stator Generator ...................45
BAB V KESIMPULAN & SARAN ...............................................................50
5.1
Kesimpulan ..................................................................................50
5.2
Saran ............................................................................................51
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................53
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi generator Sinkron....................................................... ..6
Gambar 2.2 Rotor Generator Sinkron .............................................................. ..7
Gambar 2.3 Inti Stator dan Alur pada Stator.................................................... ..8
Gambar 2.4 Bentuk-Bentuk Alur ..................................................................... ..9
Gambar 2.5 Gambar Stator Generator Sinkron ................................................ ..9
Gambar 2.6 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa ......................... ..10
Gambar 2.7 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa ................. ..11
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ....................................... ..15
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron 3 Fasa............................ ..16
Gambar 2.10 Sistem Eksitasi Meggunakan Generator Arus Searah ................ ..20
Gambar 2.11 Sistem Eksitasi Statis ................................................................. ..22
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perhitungan Nilai Efektivitas ..................... ..35
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perubahan Beban terhadapTemperatur
pada StatorGenerator ..................................................................... ..46
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efektivitas
Pendingin Stator Generator
vii
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS EFEKTIVITAS PENDINGIN STATOR GENERATOR
MENGGUNAKAN UDARA TEKAN
(STUDI KASUS PADA PLTU LABUHAN ANGIN)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Konsentrasi Teknik Energi Listrik
OLEH:
DAVID CHRISTIAN HASIHOLAN SITUMORANG
NIM : 120402059
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Energi listrik merupakan kebutuhan primer pada perkembangan teknologi
sekarang ini, manusia sangat bergantung pada energi listrik dalam kehidupan
sehari-hari.Agar energi listrik dapat digunakan dengan baik sesuai kebutuhan
dibutuhkan suatu sistem pembangkit energi listrik yang handal. Pada proses
pembangkitan energy listrik, generator merupakan suatu peralatan utama dalam
suatu sistem pembangkitan energi listrik. Dalam penggunaannya, generator
beroperasi secara terus-menerus sesuai dengan kebutuhan beban yang dilayaninya.
Akibatnya generator akan menimbulkan rugi-rugi panas akibat eddy current pada
belitan stator/rotor. Studi ini menganalisa efektivitas pendinginan stator generator
menggunakan udara tekan (studi kasus pada PLTU Labuhan Angin), dengan
membandingkan antara temperatur aktual di stator (sebelum diberi pendingin)
dengan temperatur yang telah diberi pendingin pada generator. Jadi dari hasil data
penelitian penulis menganalisa sebab-akibat yang ada dan diperoleh bahwa
perubahan beban yang dilayani generator mempengaruhi perubahan temperature,
pada beban 15% temperature sebesar 62,401°C, pada beban 25% temperature
sebesar 61,184°C, pada beban 35% temperature sebesar 58,483°C, pada beban
45% temperature sebesar 54,435°C. Serta perubahan beban juga mempengaruhi
perubahan efektivitas pendingin stator generator, pada beban 15% efektivitas
sebesar 86,67%, pada beban 25% efektivitas sebesar 82,68%, pada beban 35%
efektivitas sebesar 86%, pada beban 45% efektivitas sebesar 80,05%, dan
efektivitas rata-rata adalah 83,85%. Sehingga dapat disimpukan bahwa udara
tekan adalah media pendingin yang baik namun tidak konsisten.
Kata Kunci : Generator Sinkron, Pendingin Stator, Tempeatur, Efektivitas
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan
anugerah-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang berjudul
“Analisis Efektivtas Pendingin Stator Generator Menggunakan Udara
Tekan”.
Adapun tujuanpenyusunan tugas akhir ini untuk memenuhi persyaratan
dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis tidak terlepas dari bantuan
serta bimbingan serta doa dari berbagai pihak sehingga tugas akhir ini dapat
terselesaikan dengan baik. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1.
Bapak Ir. Syamsul Amien,M.S.selaku dosen pembimbing Tugas Akhir yang
telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan
bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan
hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2.
Bapak Ir.Raja Harahap,M.T. selaku selaku dosen penguji Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan kritik dan saran demi perbaikan tugas akhir ini.
3.
BapakIr.Surya Tarmizi Kasim, M.Si.selakudosen Penguji Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Dr.Ir.Fahmi, ST., M.Sc., IPM selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5.
Bapak Ir.Arman Sani, MT. selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
ii
Universitas Sumatera Utara
6.
Bapak Emerson Pascawira Sinulingga selaku Dosen pembimbing akademik
yang selalu memberikan arahan dan bimbingan selama perkuliahan
7.
Bang Jannes Pinem yang telah banyak cara dan usaha membantu proses
pengambilan data dari PLTU Labuhan Angin hingga tugas akhir
terselesaikan dengan baik.
8.
Teristimewa kepada kedua orangtua yang sangat saya cintai segenap jiwa
saya Ayahanda Hotman Situmorang dan Ibunda Santi Sianturi yang selalu
mendoakan, memberi kasih sayang tulus, nasihat, bimbingan, marah jika
salah, dukungan moril dan materil, dan segala nya yang penulis butuhkan
demi kebaikan hidup saya.
9.
Saudara-saudariku terkasih Jhonri Marganda Tua Situmorang(ALM), Marni
Novita Situmorang, Lamrimma Rotua Anggi Putri yang menjadi teman
hidup sejak kecil remaja dan hingga dewasa ini memberi dukungan dan
semangat serta doa selama hidup termasuk perkuliahan serta untuk
menyelesaikan tugas akhir ini.
10.
Elfrida Eilin Rezky Hutabarat bidadari tanpa sayap yang spesial dalam
hidup saya yang setia menemani dan menghibur saya suka dan duka, serta
memberi dukungan dan semangat serta doa akan masa kini dan masa depan
yang masih menjadi misteri.
11.
KKFC yang menjadi teman untuk selamanya, yang menjadi sasaran sebagai
pelampiasan agar suasana hati lebih baik, pengisi waktu kosong yang
menjadi lebih berarti, serta penghiburan selama kuliah yang begitu luar
biasa.
iii
Universitas Sumatera Utara
12.
Teman Stambuk 2012 Teknik Elektro yang ramah dan baik hati yang tidak
bisa saya sebutkan satu per satu.
13.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
14.
Semua pihak yang telah banyak meberikan dukungan yang tidak dapat
disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan dan
masih jauh dari kesempurnaan seperti pepatah mengatakan “tak ada gading yang
tak retak”, demikian juga dalam penulisan tugas akhir ini, oleh karena itu penulis
mengharapkan adanya kritik dan saran dari pembaca yang dapat membuat Tugas
Akhir ini lebih baik lagi.Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan bermanfaat
bagi pembaca.
Medan,Maret 2017
Penulis
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK .........................................................................................................i
KATA PENGANTAR .......................................................................................ii
DAFTAR ISI ......................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR .........................................................................................vii
BAB IPENDAHULUAN ..................................................................................1
1.1
Latar Belakang.............................................................................1
1.2
Rumusan Masalah .......................................................................2
1.3
Tujuan Penulisan .........................................................................2
1.4
Batasan Masalah ..........................................................................3
1.5
Manfaat Penelitian .......................................................................3
BABIITINJAUAN PUSTAKA…………………………………………….
4
2.1
Generator Sinkron .......................................................................4
2.2
Konstruksi Generator Sinkron .....................................................5
2.3
Rangkaian Belitan Stator dan Rotor ............................................10
2.4
Prinsip Kerja Generator Sinkron .................................................12
2.5
Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ......................................13
2.6
Reaksi Jangkar Generator Sinkron ..............................................16
2.7
Kecepatan Putar Generator Sinkron ............................................17
2.8
Sistem Eksitasi.............................................................................18
2.9
Faktor yang Mempengaruhi Pemanasan .....................................21
2.10 Sistem Pendinginan Generator ....................................................25
2.11 Kerugian Bila Tidak Ada Sistem Pendingin ...............................25
v
Universitas Sumatera Utara
2.12 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Sistem Pendinginan
Generator .....................................................................................38
2.13 Resistansi .....................................................................................30
BAB IIIMETODE PENELITIAN ..................................................................31
3.1
Tempat dan Waktu ......................................................................31
3.2
Peralatan dan Data Sekunder .......................................................31
3.3
Variabel yang Diamati .................................................................31
3.4
Prosedur Penelitian ......................................................................32
BAB IV HASIL PENELITIAN & PEMBAHASAN ....................................38
4.1
Hasil Survey Lapangan................................................................35
4.2
Data Hasil Percobaan ..................................................................38
4.3
Perhitungan Temperatur pada Belitan Stator ..............................39
4.4
Perhitungan Efektivitas Pendingin Stator Generator ...................45
BAB V KESIMPULAN & SARAN ...............................................................50
5.1
Kesimpulan ..................................................................................50
5.2
Saran ............................................................................................51
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................53
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi generator Sinkron....................................................... ..6
Gambar 2.2 Rotor Generator Sinkron .............................................................. ..7
Gambar 2.3 Inti Stator dan Alur pada Stator.................................................... ..8
Gambar 2.4 Bentuk-Bentuk Alur ..................................................................... ..9
Gambar 2.5 Gambar Stator Generator Sinkron ................................................ ..9
Gambar 2.6 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa ......................... ..10
Gambar 2.7 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa ................. ..11
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ....................................... ..15
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron 3 Fasa............................ ..16
Gambar 2.10 Sistem Eksitasi Meggunakan Generator Arus Searah ................ ..20
Gambar 2.11 Sistem Eksitasi Statis ................................................................. ..22
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Perhitungan Nilai Efektivitas ..................... ..35
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Perubahan Beban terhadapTemperatur
pada StatorGenerator ..................................................................... ..46
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efektivitas
Pendingin Stator Generator
vii
Universitas Sumatera Utara