Kamis, 26 Oktober 2017

Generator Pembangkit Listrik

DUNIA PEMBANGKIT LISTRIK - Pada kesempatan kali saya akan membahas tentang Generator pada pembangkit listrik. Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mengkonversikan energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik dengan perantara induksi medan magnet.


Bagian dari Generator bisa dilihat pada gambar di bawah ini :


Gambar. Bagian-bagian Generator


KONSTRUKSI GENERATOR

a. Rangka generator terbuat dari besi tuang yang merupakan rumah stator tersebut.

b. Stator adalah bagian yang diam. Memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi. Terjadinya GGL induksi diakibatkan dari medan magnet putar dari rotor yang memotong kumparan penghantar stator.


c. Rotor adalah bagian yang berputar, pada bagian ini terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah, ,melewati cincin geser dan sikat-sikat. Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet sehingga menghasilkan tegangan kemudian akan diinduksikan ke stator. Selain itu, rotor juga berfiungsi sebagai tempat belkitan medan (eksitasi). Dimana kumparan tersebut dialirkan arus searah (DC) maka akan membentuk kutub-kutub magnet utara dan selatan pada inti motor.

d. Cincin geser, terbuat dari kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama dengan poros dan rotor.

e. Generator penguat merupakan generator arus searah yang dipakai sebagai sumber arus.



GENERATOR SINKRON


Generator sinkron memiliki 2 tipe rotor diantaranya :

1. Rotor kutub sepatu atau menonjol (Salient Pole Rotor)

    - Rotor ini mempunyai banyak kutub. Pada kumparannya dibelitkan pada
      tangkai kutub, dimana kutub-kutub diberi laminasi untuk mengurangi panas
      yang ditimbulkan oleh arus Eddy.

    - Pada masing-masing belitan medannya dihubung seri sehingga, ketika
      belitan disuplai oleh eksiter, maka kutub yang berdekatan akan membentuk
      kutub yang berlawanan.

    - Umumnya digunakan pada kecepatan putaran rendah dan sedang 120-400
      rpm.

2. Rotor kutub silinder (Non Salient Pole Rotor)

    - Dibuat dari plat baja yang berbentuk silinder yang mempunyai sejumlah
      slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slot-slot dan kumparan
      medan pada rotor sehingga, jumlah kutub juga sedikit.

    - Konstruksinya memberikan keseimbangan yang lebih baik.

    - Umumnya digunakan pada kecepatan putaran tinggi 1500 atau 3000 rpm.


Baca juga : PLC ( PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER )



SISTEM EKSITASI PADA GENERATOR


Eksitasi / sistem penguatan adalah suatu perangkat yang memberikan arus penguat (If) kepada kumparan medan generator arus bolak-balik (alternating current) yang dijalankan dengan cara membangkitkan medan magnetnya dengan bantuan arus searah. Arus eksitasi adalah pemberian arus listrik pada kutub magnetik. Dengan mengatur besar kecilnya arus listrik tersebut kita dapat mengatur besar tegangan output generator atau dapat juga mengatur besar daya reaktif yang diinginkan pada generator yang sedang paralel dengan sistem jaringan besar (infinite bus).

Demikian penjelasan mengenai Generator pada pembangkit listrik. Semoga bermanfaat bagi para pembaca.

Salam NGE-Blog

Selasa, 07 Maret 2017

Kinds of interference on the generator and its consequences


Dalam suatu operasi sistem tenaga listrik, terdapat banyak sekali kondisi yang mempengaruhi kinerja dari komponen-komponen yang ada didalamnya. Kondisi-kondisi tersebut dapat berupa kondisi normal (berbeban, tanpa beban, dll) dan juga kondisi tak normal (gangguan). Salah satu komponen sistem tenaga listrik yang kinerjanya berpengaruh jika sedang dalam kondisi gangguan adalah generator.

  Gangguan yang terdapat pada generator ada banyak jenis. Secara umum, gangguan pada generator dapat diklasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu : 

Gangguan Listrik (Electrical Fault)

Jenis gangguan ini adalah gangguan yang timbul dan terjadi pada bagian-bagian listrik dari generator. Gangguan-gangguan tersebut antara lain :

-  Hubung Singkat 3 (Tiga) Fasa

   Terjadinya arus lebih pada stator yang dimaksud adalah arus lebih yang timbul akibat terjadinya hubungan singkat tiga fasa (three phase fault). Gangguan ini akan menimbulkan loncatan bunga api dengan suhu tinggi yang akan melelehkan belitan dengan resiko terjadinya kebakaran jika isolasi tidak terbuat dari bahan yang anti api (non flammable).

-  Hubung Singkat 2 (Dua) Fasa

   Gangguan hubung singkat 2 fasa (unbalance fault) lebih berbahaya dibanding gangguan hubung singkat tiga fasa (balance fault) karena disamping akan terjadi kerusakan pada belitan, akan timbul pula vibrasi pada kumparan stator. Kerusakan lain yang timbul adalah pada poros (shaft) dan kopling turbin akibat adanya momen puntir yang besar.

-  Stator Hubung Singkat Satu Fasa Ke Tanah (Stator Ground Fault)

   Kerusakan akibat gangguan 2 fasa atau antara konduktor kadang-kadang masih dapat diperbaiki dengan menyambung (taping) atau mengganti sebagian konduktor tetapi kerusakan laminasi besi (iron lamination) akibat gangguan 1 fasa ketanah yang menimbulkan bunga api dan merusak isolasi dan inti besi adalah kerusakan serius yang perbaikannya dilakukan secara total. Gangguan jenis ini meskipun kecil harus segera diproteksi. 

Stator Terhubung Singkat ke Tanah


-  Rotor Hubung Tanah (Field Ground)

   Pada rotor generator yang belitannya tidak dihubungkan ketanah (un- grounded system), bila salah satu sisi terhubung ketanah belum menjadikan masalah. Tetapi apabila sisi lainnya kemudian terhubung ketanah, sementara sisi sebelumnya tidak terselesaikan maka akan terjadi kehilangan arus pada sebagian belitan yang terhubung singkat melalui tanah. Akibatnya terjadi ketidak- seimbangan fluksi yang menimbulkan vibrasi yang berlebihan dan  kerusakan fatal pada rotor. 

-  Kehilangan Medan Penguat (Loss of Excitation)

  Hilangnya medan penguat akan membuat putaran mesin naik dan berfungsi sebagai generator induksi. Kondisi ini akan berakibat pemanasan Iebih pada rotor dan pasak (slot wedges), akibat arus induksi yang bersirkulasi pada rotor.

Kehilangan medan penguat dapat dimungkinkan oleh :

Jatuhnya (trip) saklar penguat .Hubung Singkat pada belitan  penguat.Kerusakan kontak-kontak sikat arang pada sisi penguat.Kerusakan pada sistem AVR.-  Tegangan Lebih (Over Voltage).

  Tegangan yang berlebihan melampaui batas maksimum yang diijinkan dapat berakibat tembusnya (breakdown) desain isolasi yang akhirnya akan menimbulkan hubungan singkat antara belitan. Tegangan lebih dapat dimung-kinkan oleh mesin putaran lebih (overspeed) atau kerusakan pada pengatur tegangan otomatis  (AVR). 

Ganguan Mekanis/Panas (Mechanical or Thermal Fault)

Jenis-jenis gangguan mekanik atau panas antara lain:

-  Generator Berfungsi Sebagai Motor (Motoring)

   Motoring adalah peristiwa berubah fungsinya generator menjadi motor akibat daya balik (reverse power).

Daya balik terjadi disebabkan oleh turunnya daya masukan dari penggerak utama (prime mover) . Dampak kerusakan akibat peristiwa motoring adalah lebih kepada penggerak utama itu sendiri . Pada turbin uap peristiwa motoring akan mengakibatkan pemanasan lebih pada sudu-sudunya, kavitasi pada sudu-sudu turbin air, dan ketidakstabilan pada turbin gas.

-  Pemanasan Lebih Setempat

   Pemanasan lebih setempat pada sebagian stator dapat dimungkinkan oleh :

Kerusakan laminasiKendornya bagian-bagian tertentu didalam generator seperti: pasak-pasak stator (stator wedges), terminal ujung-ujung belitan, dsb.-  Kesalahan Paralel

   Kesalahan dalam memparalel generator karena syarat-syarat sinkron tidak terpenuhi dapat mcngakibatkan kerusakan pada bagian poros dan kopling generator dan penggerak utamanya karena terjadinya momen puntir. Kemungkinan kerusakan lain yang timbul kerusakan PMT dan kerusakan pada kumparan stator akibat adanya kenaikan tegangan sesaat.

-  Gangguan Pendingin Stator

  Gangguan pada media sistem pendingin stator (pendingin dengan media  udara, hidrogen atau air) akan menyebabkan kenaikan suhu belitan stator. Apabila suhu belitan melampaui batas ratingnya akan berakibat kerusakan belitan.

Gangguan Sistem (System Fault)

  Generator dapat terganggu akibat adanya gangguan yang datang atau terjadi pada sistem. Gangguan-gangguan sistem yang umumnya terjadi antara lain: 

-  Frekuensi Operasi Yang Tidak Normal (Abnormal Frequency Operation

   Perubahan frekuensi keluar dari batas-batas normal di sistem dapat berakibat ketidakstabilan pada turbin generator. Perubahan frekuensi sistem dapat dimungkinkan oleh tripnya unit-unit pembangkit atau penghantar (transmisi). 

-  Lepas Sinkron (Loss of Synchron).

   Adanya gangguan di sistem akibat perubahan beban mendadak, switching, hubung singkat dan peristiwa yang cukup besar akan menimbulkan ketidakstabilan sistem. Apabila peristiwa ini cukup lama dan melampaui batas-batas ketidakstabilan generator, generator akan kehilangan kondisi paralel.

   Keadaan ini akan menghasilkan arus puncak yang tinggi dan penyimpangan frekuensi operasi keluar dan yang seharusnya sehingga akan menyebabkan terjadinya stress pada belitan generator, gaya puntir yang berfluktuasi dan resonansi yang akan merusak turbin generator. Pada kondisi ini generator harus dilepas dari sistem.

-  Pengaman Cadangan (Back Up Protection)

   Kegagalan fungsi proteksi didepan generator pada saat  terjadi gangguan di sistem akan menyebabkan gangguan masuk dan dirasakan oleh generator. Untuk ini perlu pemasangan pengaman cadangan.

-  Arus Beban Kumparan Yang Tidak Seimbang (Unbalance Armature Current).

   Pembebanan yang tidak seimbang pada sistem atau adanya gangguan satu fasa dan dua fasa pada sistem yang menyebabkan beban generator tidak seimbang dan menimbulkan arus urutan negatif. Arus urutan negatif yang melebihi akan menginduksikan arus medan yang berfrekuensi rangkap dengan arah berlawanan dengan putaran rotor dan akan menginduksikan arus pada rotor yang akan menyebabkan adanya pemanasan lebih dan kerusakan pada bagian-bagian konstruksi rotor.

Rabu, 01 Februari 2017

Apa Itu Generator ?

Apa Itu Generator ?

Duniapembangkitlistrik.blogspot.com - Pengertian Generator Listrik adalah sebuah mesin yang dapat mengubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listrik (elektrik).

Sumber Energi Gerak Generator

Energi yang menggerakkan generator sendiri sumbernya bermacam macam.

Pada pembangkit listrik tenaga angin misalnya generator bergerak karena adanya kincir yang berputar karena angin.

Demikian pula pada pembangkit pembangkit listrik tenaga air yang memanfaatkan energi gerak dari air.

Sedang pada pembangkit listrik gerak dari generator didapatkan dari proses pembakaran bahan bakar diesel.

Prinsip Kerja / Cara Kerja Generator Listrik

Generator bekerja berdasarkan hukum faraday yakni apabila suatu penghantar diputarkan didalam sebuah medan magnet sehingga memotong garis garis gaya magnet maka pada ujung penghantar tersebut akan timbulkan ggl (garis gaya listrik) yang mempunyai satuan volt.

Jenis jenis generator :

1. Jenis generator berdasarkan letak kutubnya dibagi menjadi : 

a. generator kutub dalam : generator kutub dalam mempunyai medan magnet yang terletak pada bagian yang berputar (rotor).

b. generator kutub luar : generator kutub luar mempunyai medan magnet yang terletak pada bagian yang diam (stator).

2. Jenis generator berdasarkan putaran medan dibagi menjadi :

a. generator sinkron.

b. generator asinkron.

3. Jenis generator berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan

a. generator arus searah (DC).

b. generator arus bolak balik (AC).

4. Jenis generator dilihat dari fasanya

a. generator satu fasa.

b. generator tiga fasa.

5. Jenis generator berdasarkan bentuk rotornya :

a. generator rotor kutub menonjol biasa digunakan pada generator dengan rpm rendah seperti PLTA dan PLTD.

b. generator rotor kutub rata (silindris)  biasa digunakan pada pembangkit listrik / generator dengan putaran rpm tinggi seperti PLTG dan PLTU.

Manfaat / Fungsi Generator

Generator berfungsi untuk menghasilkan listrik dengan cara mengubah gerak menjadi energi listrik sehingga bisa digunakan untuk berbagai keperluan.

Jumat, 07 Oktober 2016

Sistem Proteksi Generator

Sistem Proteksi Generator


BLOG'S DUNIA PEMBANGKIT LISTRIK - Sebagai sumber energi listrik dalam suatu sistem tenaga,generator memiliki peran yang penting, sehingga tripnyaPMT/CB generator sangat tidak dikehendaki karena sangat mengganggu sistem, terutama generator yang berdaya besar. Dan juga karena letaknya di hulu, PMT/CB generator tidak boleh mudah trip tetapi juga harus aman bagi generator, walaupun didalam sistem banyak terjadi gangguan

Untuk menjaga keandalan dari kerja generator, maka dilengkapilah generator dengan peralatan-peralatan proteksi. Peralatan proteksi generator harus betul-betul mencegah kerusakan generator, karena kerusakan generator selain akan menelan biaya perbaikan yang mahal juga sangat mengganggu operasi sistem. Proteksi generator juga harus mempertimbangkan pula proteksi bagi mesin penggeraknya, karena generator digerakkan oleh mesin penggerak mula.

GANGGUAN GENERATOR
Gangguan Generator relatif jarang terjadi karena:
a. Instalasi Listrik tidak terbuka terhadap lingkungan, terlindung terhadap petir dan tanaman.
b. Ada Transformator Blok dengan hubungan Wye-Delta, sehingga mencegah arus (gangguan) urutan nol dari Saluran Transmisi masuk ke Generator.
c. Instalasi Listrik dari Generator ke Rel umumnya memakai Cable Duct yang kemungkinannya mengalami gangguan kecil.
d. Tripnya PMT Generator sebagian besar (lebih dari 50%) disebabkan oleh gangguan mesin penggerak generator.

Namun ada juga gangguan-gangguan yang sering terjadi pada generator, meliputi gangguan pada :
• Stator
• Rotor (Sistem Penguat)
• Mesin Penggerak
• Back up instalasi di luar Generator


Pengaman terhadap gangguan luar generator

Generator umumnya dihubungkan ke rel (busbar). Beban dipasok oleh saluran yang dihubungkan ke rel. Gangguan kebanyakan ada di saluran yang mengambil daya dari rel.
Instalasi penghubung generator dengan rel umumnya jarang mengalami gangguan. Karena rel dan saluran yang keluar dari rel sudah mempunyai proteksi sendiri,
maka proteksi generator terhadap gangguan luar cukup dengan relay arus lebih dengan time delay yang relatif lama dan dengan voltage restrain.
Voltage Restrain
• Arus Hubung Singkat Generator turun sebagai fungsi waktu.
• Hal ini disebabkan oleh membesarnya arus stator yang melemahkan medan magnit kutub (rotor) sehingga ggl dan tegangan jepit Generator turun.
• Untuk menjamin kerjanya Relay sehubungan dengan menurunnya arus hubung singkat Generator, diperlukan Voltage Restrain Coil.
• Mengingat karakteristik hubung singkat Generator yang demikian, pada Generator besar dipakai juga Relay Impedansi.

PENGAMAN TERHADAP GANGGUAN DALAM GENERATOR

a. Hubung singkat antar fasa
b. Hubung singkat fasa ke tanah
c. Suhu tinggi
d. Penguatan hilang
e. Arus urutan negatif
f. Hubung singkat dalam sirkit rotor
g. Out of Step
h. Over flux

Hubung singkat antar fasa
• Untuk proteksi dipergunakan relay differensial.
• Kalau relay ini bekerja maka selain mentripkan PMT generator, PMT medan penguat generator harus trip juga.
• Selain itu melalui relay bantu, mesin penggerak harus dihentikan.

Hubung Singkat Fasa – Tanah
a. Dipakai Relay Hubung Tanah terbatas.
b. Relay ini memerintahkan
- PMT Generator Trip
- PMT Medan Penguat Mesin Penggerak berhenti (melalui Relay Bantu)
c. Pada Generator yang memakai Trafo Blok Y- , sehingga arus urutan nol dari gangguan hubung tanah di luar Generator tidak masuk, bisa dipakai pula :
- Relay Tegangan yang mengukur pergeseran tegangan titik Netral terhadap tanah.
- Relay Arus yang mengukur arus titik Netral ke tanah lewat tahanan atau kumparan.

Penguatan Hilang
• Penguatan hilang atau penguatan melemah (under exitation) bisa menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada kepala kumparan stator
• Penguatan hilang menyebabkan gaya mekanik pada kumparan arus searah rotor hilang, terjadi out of step, menjadi Generator Asinkron, timbul arus pusar berlebihan di rotor, selanjutnya rotor mengalami pemanasan berlebihan.
• Relay penguatan hilang akan mentripkan PMT Generator

Penggunaan Relay Mho
• Dalam keadaan eksitasi rendah / hilang, Generator akan mengambil daya Reaktif dari sistem.
• Oleh karenanya dipakai Relay Mho yang bekerja pada kwadran 3 dan 4 dari Kurva Kemampuan Generator.
• Perlu perhatian pada Beban Kapasitif, misalnya Saluran Kosong, Daya Reaktif akan masuk ke Generator dan menyebabkan Relay ini bekerja.

Hubung Singkat dalam Sirkit Rotor 

Hubung singkat dalam sirkit rotor bisa menyebabkan penguatan hilang.
• Karena hubung singkat dalam sirkit rotor ini, bisa timbul distorsi medan magnet dan selanjutnya timbul getaran berlebihan.
• Cara mendeteksi gangguan sirkit rotor : Potentio Meter, AC Injection, DC Injection.

Relay Negatif Sequence
• Gangguan yang menimbulkan ketidak-simetrisan Tegangan maupun arus, menimbulkan Negatif Sequence Current, tetapi tidak dapat dideteksi oleh Relay-relay yang telah disebutkan sebelumnya, maka sebelum Negatif Sequence Current terjadi diharapkan dapat dideteksi oleh Relay ini.
• Gangguan-gangguan tersebut di atas misalnya adalah :
– Hubung Singkat antar lilitan satu fasa.
– Hubung Tanah di dekat titik Netral.
– Ada sambungan salah satu fasa yang kendor.
• Negative Sequence Current bisa menimbulkan pemanasan berlebihan pada rotor.

Gangguan Internal Generator Yang Sulit Dideteksi
1. Hubung singkat antar lilitan satu fasa, tidak terdeteksi oleh relay diferensial.
2. Hubung tanah di dekat titik Netral, tidak terdeteksi oleh relay hubung tanah terbatas.
3. Lilitan putus atau sambungan kendor, tidak terlihat oleh relay diferensial.
4. Diharapkan relay suhu dan relay Negatif Sequence bisa ikut mendeteksi dua gangguan ini.

Untuk Exciter berupa generator arus bolak balik yang memakai diode berputar, deteksi gangguan rotor hanya bisa lewat :
a. Arus medan Pilot Exciter yang melewati sikat, bisa ditap untuk diamati. Arus ini akan membesar kalau ada gangguan kumparan rotor.
b. Gangguan Kumparan rotor menimbulkan vibrasi yang bisa dideteksi oleh detektor vibrasi.

Gangguan dalam mesin penggerak
Gangguan-gangguan yang demikian adalah :
• Tekanan minyak pelumas terlalu rendah
• Suhu air pendingin atau suhu bantalan terlalu tinggi
• Daya balik,

Adakalanya gangguan dalam mesin penggerak generator memerlukan tripnya PMT Generator.

Suhu Tinggi
• Suhu tinggi bisa terjadi pada bantalan generator atau pada kumparan stator.
• Hal ini masing-masing di deteksi oleh relay suhu yang mula-mula membunyikan alarm kemudian mentripkan PMT generator dan memberhentikan mesin penggerak apabila yang bekerja adalah relay suhu bantalan.
Penyebab Suhu Tinggi
A. Lilitan Stator, penyebabnya:
1. Beban Lebih
2. Beban tidak simetris, arus urutan negatif
3. Hubung singkat yang tidak terdeteksi
4. Penguatan Hilang / Lemah
5. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
6. Kotoran / debu melekat pada lilitan

B. Kumparan Rotor, penyebabnya:
1. Beban stator tidak seimbang, arus urutan negatif
2. Hubung singkat yang tidak terdeteksi
3. Out of step
4. Ventilasi kurang baik, hidrogin bocor
5. Kotoran / debu melekat pada lilitan

C. Bantalan Generator, penyebabnya:
1. Pelumasan kurang lancar, tekanannya kurang tinggi
2. Kerusakan pada bagian yang bergeseran


Tekanan minyak terlalu rendah
• Tekanan minyak pelumas yang terlalu rendah bisa merusak bantalan, oleh karenanya jika hal ini terjadi Mesin Penggerak perlu segera dihentikan melalui proses alarm terlebih dahulu apabila tekanan ini turun secara bertahap
• Berhentinya Mesin Penggerak harus bersamaan dengan tripnya PMT Generator

Suhu Air Pendingin atau Suhu Bantalan terlalu tinggi
• Sama seperti tekanan terlalu rendah


Daya Balik
Daya balik dimana generator menjadi motor dapat menimbulkan kerusakan karena pemanasan berlebihan pada sudu-sudu tekanan rendah Turbin uap. Pada Turbin air dapat meningkatkan kavitasi. Oleh karenanya diperlukan relay daya balik pada generator yang digerakkan oleh turbin uap atau turbin air dengan melalui Alarm terlebih dahulu. Untuk Turbin Gas masalahnya sama dengan untuk Turbin Uap.

Putaran Lebih
• Apabila PMT generator trip, maka akan terjadi putaran lebih yang membahayakan generator dan mesin penggeraknya.
• Untuk ini diperlukan relay putaran lebih yang memberhentikan mesin penggerak.

Tegangan Lebih

• Apabila PMT generator trip, maka bisa terjadi tegangan lebih.
• Untuk ini diperlukan relay tegangan lebih.

Tekanan dan Kebocoran Hidrogen
Untuk generator yang didinginkan dengan gas Hidrogen, harus ada relay yang mendeteksi tekanan rendah dan kebocoran Hidrogen untuk memberhentikan mesin penggerak generator dan memutus arus medan

Relay Over Fluks

Relay ini mengukur besaran volt per Hertz. Tegangan imbas volt dalam suatu kumparan adalah sebanding dengan kerapatan fluks dan frekwensi. Over fluks bisa terjadi pada Tegangan normal tetapi frekwensi rendah. Hal semacam ini
bisa terjadi pada saat menstart generator dimana frekwensi masih rendah, karena putaran Generator masih rendah, tetapi sudah ada arus penguat dari exciter. Kerapatan fluks yang tinggi ini akan menimbulkan arus pusar yang tinggi sehingga timbul pemanasan berlebihan dalam inti generator dan dalam inti trafo penaik tegangan. Begitu pula dengan rugi histerisis yang menjadi makin tinggi
apabila kerapatan fluks magnetik tinggi, hal ini ikut menambah pemanasan inti stator.