Kelistrikan Pembangkit - Generator

  • Published on
    08-Nov-2015

  • View
    13

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Elektro, Generator

Transcript

<ul><li><p>BAGIAN I - GENERATOR</p><p>1</p><p>Sistem Kelistrikan</p><p>Unit Pembangkit Listrik</p></li><li><p>Outline Sistem Kelistrikan Pembangkit</p><p>2</p><p>1. Generator </p><p>2. Transformer </p><p>3. Gardu Induk Pembangkit</p><p>4. Sistem Kelistrikan Bantu (Auxiliary Power System)</p><p>5. Sistem DC &amp; Sistem Emergency</p><p>6. Sistem Perangkat Proteksi Lokal </p></li><li><p>Bagian I - Generator</p><p>3</p><p> Sub Bahasan :</p><p> Generator</p><p> Sistem Eksitasi</p><p> Sistem Sinkronisasi</p></li><li><p>Generator</p><p>4</p><p> Fungsi Generator : menghasilkan tenaga listrik / </p><p>mengubah energi gerak pada turbin menjadi energi </p><p>listrik; pada nilai tegangan dan frekuensi </p><p>tertentu.</p><p> Pada pembangkit umumnya digunakan generator </p><p>sinkron 3 fase, dengan tegangan pembangkitan s.d </p><p>tegangan menengah; </p><p> Energi listrik yang dibangkitkan generator </p><p>dikirimkan ke trafo utama dan trafo unit </p><p>pembangkit.</p></li><li><p>Generator</p><p>5</p></li><li><p>6</p></li><li><p>7</p></li><li><p>Komponen Generator</p><p>8</p><p> Komponen utama generator :</p><p> Rotor : bagian yang berputar</p><p> Stator : bagian yang diam</p><p> Exciter : menghasilkan arus eksitasi yang diperlukan generator</p><p> Pada generator dengan kapasitas besar:</p><p> kumparan medan berada di rotor </p><p> tegangan listrik diinduksikan kumparan jangkar di stator.</p><p> Komponen Pendukung generator :</p><p> Pendingin generator</p><p> Relai proteksi</p></li><li><p>Rotor</p><p>9</p></li><li><p>10</p></li><li><p>Stator</p><p>11</p></li><li><p>Prinsip Operasi Generator</p><p>12</p></li><li><p>Frekuensi generator</p><p>13</p><p> Frekuensi generator sinkron dengan putaran mekanis </p><p>generator. </p><p> Frekuensi adalah fungsi kecepatan putaran dan jumlah kutub.</p><p>120</p><p>Pnf s</p><p>No. of polesSpeed (rpm) at </p><p>50 Hz</p><p>Speed (rpm) at </p><p>60 Hz</p><p>2 3,000 3,600</p><p>4 1,500 1,800</p><p>6 1,000 1,200</p><p>8 750 900</p><p>10 600 720</p><p>12 500 600</p></li><li><p>Tegangan Luaran Generator</p><p>14</p><p> Luaran generator berupa tegangan bolak balik (AC)</p><p> Tegangan generator adalah fungsi :</p><p> Kecepatan putaran dan </p><p> Fluks medan arus eksitasi</p><p> Konstanta : jumlah belitan, susunan belitan, jumlah kutub</p><p>Eeff = C n </p><p> k If</p></li><li><p>AC Sinusoidal</p><p>15</p></li><li><p>AC Power</p><p>16</p><p> Daya sesaat (p)= nilai tegangan sesaat dikalikan arus sesaat</p><p> Daya aktif (P) = daya yang didisipasikan menjadi kerja</p><p> Daya rekatif (Q)= daya yang diubah pada komponen reaktif</p><p> Daya semu (S) = </p><p> Faktor daya (pf) = </p></li><li><p>Generator 3 Phase</p><p>17</p></li><li><p>Tengangan 3 fase</p><p>18</p></li><li><p>Hubungan 3 fase</p><p>Hubungan bintang Y</p><p> Vline = 3 x Vphase Iline = Iphase</p><p> Hubungan Delta</p><p> Iline = 3 x Iphase Vline = Vphase</p></li><li><p>Daya rangkaian tiga fase</p></li><li><p>Daya Sistem 3 phase</p><p>21</p><p>- Jika magnitude tegangan fase ke netral adalah |Vp|, dan </p><p>magnitude arus fase adalah |Ip| maka daya 3 fase </p><p>- P3 = 3 |Vp| |Ip| cos </p><p>P3 = 3 |VL| |IL| cos </p><p>- Q3 = 3 |Vp| |Ip| sin </p><p>Q3 = 3 |VL| |IL| cos </p><p>- |S| = (P2+Q2) = 3 |Vp||Ip|=3 |VL| |IL|</p><p>- Faktor daya = cos = P/S</p></li><li><p>Operasi Generator</p><p> Operasi tanpa beban</p><p> Operasi berbeban terpisah</p><p> Operasi paralel generator</p></li><li><p>Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron</p><p>23</p><p> Persamaan tegangan pada </p><p>generator :</p><p> dengan </p><p>Ea = tegangan induksi pada </p><p>jangkar</p><p>V = tegangan terminal output</p><p>Ra = resistansi jangkar</p><p>Xs = reaktansi sinkron</p><p>ams</p><p>saa</p><p>XXX</p><p>jIXIRVE</p><p> ;</p><p>Ea = cn</p></li><li><p>Alternator tanpa beban</p><p> Dengan memutar alternator pada kecepatan sinkron dan </p><p>rotor diberi arus medan (If); tegangan akan terinduksi pada </p><p>kumparan jangkar stator.</p><p>Ea = cn</p><p>Dimana </p><p>c = konstanta mesin</p><p>n = putaran sinkron</p><p> = fluks yang dihasilkan oleh If</p></li><li><p>Operasi Generator Tanpa Beban</p></li><li><p>Operasi generator berbeban</p><p> Dalam keadaan Generator berbeban akan mengalir Arus </p><p>jangkar (Ia).</p><p> Tegangan Ea tidak sama dengan V .</p><p> kondisi ini depengaruhi oleh jenis beban yang mempunyai </p><p>power faktor berbeda dan besar Arus jangkar (Ia).</p></li><li><p>Generator berbeban dengan pf lagging</p></li><li><p>Generator Berbeban dengan pf = 1</p></li><li><p>Generator Berbeban dengan pf Leading</p></li><li><p>Regulasi Tegangan</p><p> Regulasi Tegangan (VR) menyatakan nilai prosentase untuk </p><p>pengaturan besaran tegangan antara tegangan tanpa beban </p><p>dengan kondisi berbeban (beban penuh)</p></li><li><p>Perubahan Tegangan pada Berbagai </p><p>Kondisi Pembebanan</p></li><li><p>Karakteristik Generator terhadap </p><p>Beban Daya Aktif</p><p> Kenaikan beban daya aktif akan menurunkan putaran dan </p><p>frekuensi generator </p></li><li><p>Karakteristik Generator terhadap </p><p>Beban Daya Reaktif</p></li><li><p>SISTEM EKSITASI</p><p>34</p><p> Sistem eksitasi menyediakan medan magnet yang </p><p>diperlukan pada generator</p><p> Fungsi sistem eksitasi:</p><p> Besar tegangan output generator, atau</p><p> Besar daya reaktif generator</p><p> Meningkatkan stabilitas operasi paralel generator sinkron</p><p> Sistem eksitasi secara umum terdiri dari :</p><p> Excitation power unit : menyediakan arus eksitasi</p><p> Excitation regulator : mengontrol output arus eksitasi</p></li><li><p>35</p></li><li><p>Blok Diagram Sistem Eksitasi</p><p>36</p><p>Excitation regulator </p><p>Power unit</p><p>Gnerator</p><p>Input signal</p><p>Excition</p><p>Electric system</p></li><li><p>Sistem eksitasi statik</p><p>37</p><p> Sistem eksitasi statik disuplai dari eksiter yang bukan mesin</p><p>bergerak.</p><p> Suplai daya listrik untuk eksiter dapat diambil dari output </p><p>generator itu sendiri atau sumber lain dengan melalui</p><p>excitation transformer, disearahkan melalui rectifier dan</p><p>disalurkan ke rotor generator.</p><p> Tegangan output diatur menggunakan regulator.</p></li><li><p>Eksitasi Statik</p><p>38</p></li><li><p>Sistem Eksitasi Dinamik</p><p>39</p><p> Sistem eksitasi dinamik disuplai dari eksiter yang merupakanmesin bergerak. </p><p> Arus penguat medan generator didapatkan dari exciter yang umumnya terpasang satu poros dengan generator utama</p><p> Eksiter dapat berupa :</p><p> generator DC atau</p><p> generator AC yang disearahkan menggunakan rectifier. </p><p> Eksitasi bisa dengan sikat atau tanpa sikat (brushless)</p><p> Pada generator kapasitas besar, digunakan generator penguat secara bertingkat. Generator penguat pilot (pilot exciter) dan </p><p> Generator penguat utama (main exciter).</p></li><li><p>Generator dengan eksitasi dinamik</p><p>40</p></li><li><p>Eksitasi dengan sikat</p><p>- Exciter berupa generator arus searah</p><p>- Hubungan exciter ke generator melalui slip ring dan brush</p></li><li><p>Eksitasi Tanpa Sikat (Brushless Excitation)</p><p> Penyaluran arus eksitasi ke rotor generator utama menggunakan rotating rectifier (tidak menggunakan brush)</p></li><li><p>Blok Diagram Sistem Eksitasi</p><p>43</p></li><li><p>Brushless Excitation</p><p>44</p></li><li><p>Blok diagram brushless excitation </p><p>45</p><p>F</p><p>MLZ, WLZexcitation regulator</p><p>LH</p><p>2YH</p><p>1YH</p><p>GZ</p><p>KZ</p><p>JL</p><p>MKJFL</p><p>DK</p></li><li><p>Peralatan pada sistem eksitasi</p><p> Pilot exciter : memberi penguatan pada main exciter.</p><p> Main exciter : Sebagai penguat utama bagi generator setelah </p><p>terlebih dahulu mendapat arus penguatan dari pilot exciter.</p><p> AVR : Sebagai pengendali agar tegangan output generator </p><p>selalu stabil/konstan</p><p> CT/ PT AVR : Sebagai pengukur arus dan tegangan output </p><p>dari generator.</p></li><li><p>Sinkronisasi Generator</p><p>47</p><p> Sinkronisasi : menghubungkan generator sinkron ke grid </p><p>sistem interkoneksi listrik operasi paralel</p><p> Operasi sinkronisasi dilakukan menggunakan piranti</p><p>sinkronisasi (synchroscope)</p><p> Syarat operasi sinkron :</p><p> Tegangan sama</p><p> Frekuensi sama</p><p> Fase sama</p><p> Urutan fase sama</p></li><li><p>Prinsip Sinkronisasi</p><p>48</p><p> Dua tegangan yang digunakan</p><p>pada sistem sinkronisasi</p><p>diambil dari sisi sistem (grid) </p><p>dan sisi generator-</p><p>transformer. Tegangan</p><p>tersebut dikirimkan ke piranti</p><p>sinkronisasi</p></li><li><p>Tegangan sama</p><p>49</p><p> Antara tegangan generator ( yang akan dipararel ) dengan tegangan</p><p>sistem jaringan harus sama besarnya ( nilainya ).</p><p> Tegangan generator diatur dengan mengatur arus eksitasi</p><p>generator.</p><p> Apabila tegangan generator lebih tinggi dari tegangan sistem, </p><p>maka mesin ( generator ) akan mengalami sentakan beban M Var</p><p>lagging (induktif ) ; artinya generator mengirim daya reaktif ke</p><p>sistem. </p><p> Sebaliknya bila tegangan generator lebih rendah dari pada tegangan</p><p>sistem, mesin akan mengalami sentakan beban M Var Leading ( </p><p>kapasitif ), artinya generator menyerap daya reaktif dari sistem.</p></li><li><p>Frekuensi sama</p><p>50</p><p> Frekuensi generator dan frekuensi sistem harus sama.</p><p> Untuk menyamakan frekuensi, maka putaran generator </p><p>harus diatur, yaitu dengan cara mengatur katup governor ( </p><p>aliran uap masuk turbin ). </p><p> Jika frekuensi generator lebih tinggi dari pada frekuensi</p><p>sistem, sistem akan mengalami sentakan beban MW dari</p><p>mesin, artinya mesin membangkitkan MW. </p><p> Sebaliknya jika generator frekuensinya lebih rendah dari pada</p><p>sistem, mesin akan mengalami sentakan MW dari sistem , </p><p>artinya mesin menjadi motor (motoring).</p></li><li><p>Fase sama</p><p>51</p><p> Sudut fasa antara generator dan sistem harus sama. </p><p> Untuk menyamakannya fasa generator harus diatur, yaitu</p><p>dengan cara mengatur kecepatan generator dengan katup</p><p>governor. </p><p> Apabila terjadi perbedaan fasa antara generator dengan</p><p>sistem akan mengakibatkan sentakan</p><p>perpindahan daya antara mesin dan sistem. </p><p> Hal ini mengakibatkan kondisi gangguan dan terjadinya</p><p>sirkulasi arus antara mesin dan sistem yang besarnya</p><p>ditentukan oleh perbedaan antara keduanya.</p></li><li><p>Pra sinkronisasi generator</p><p>52</p><p>Sebelum melakukan sinkronisasi generator dengan sistem</p><p>jaringan (infinite bus), pastikan bahwa :</p><p> Pemutus tenaga ( circuit breaker ) generator dalam keadan terbuka</p><p> Pemutus tenaga sistem eksitasi generator dalam keadan terbuka.</p><p> Mesin berputar pada putaran nominal dengan governor pada posisi</p><p>minimum.</p><p> Semua kondisi unit normal dan memuaskan untuk di</p><p>sinkronisaikan.</p><p> Sistem jaringan telah bertegangan dan pemisah (disconnecting </p><p>switch) pada bus sudah masuk.</p></li><li><p>Sinkronisasi manual</p><p>53</p><p>Prosedur sinkron pada generator secara manual :</p><p>1) Naikkan putaran mesin dengan kontrol governor hingga putarannya sama dengankecepatan frekuensi sistem.</p><p>2) Periksa sistem eksitasi, kemudian masukan pemutus tenaga penguat medan ( field breaker ).</p><p>3) Naikan arus eksitasi, periksa tegangan generator bila tegangan generator mencapainormal, masukan sistem pengatur tegangan (AVR ) ke posisi auto.</p><p>4) Masukan switch synchroscope keposisi manual. Dan lihat apakah kecepatan mesin fast atau slow dibanding kecepatan sistem. </p><p>5) Atur eksitasi agar tegangan generator sama dengan tegangan sistem. </p><p>6) Atur frekuensi dan sudut fasa dengan menggunakan kontrol governor agar synchroscope berputar perlahan kearah fast.</p><p>7) Pada saat jarum synchroscope mendekati titik nol (jam 12), tekan tombol pemutustenaga generator sehingga CB masuk pada saat jarum menunjuk titiknol. Generator telah sinkron.</p><p>8) Matikan peralatan sinkronisasi dan selektor switch.</p></li><li><p>Generator beroperasi terpisah</p><p> Apabila Generator beroperasi secara terpisah ( </p><p>Isolated system) :</p><p> Daya aktif dan reaktif yang disuplai oleh Generator </p><p>ditentukan oleh jumlah kebutuhan beban yang </p><p>tersambung.</p><p> Set point, governor dari Generator akan mengendalikan </p><p>frekwensi operasi sistem daya.</p><p> Arus medan (set point regulator medan ) </p><p>mengendalikan tegangan terminal sistem daya.</p></li><li><p>Operasi Paralel Generator</p><p> Persyaratan Operasi Paralel Generator :</p><p> Tegangan sama antara running dan incoming.</p><p> Frekwensi sama.</p><p> Sudut phase gelombang arus bolak-balik sama</p><p> Urutan phase sama.</p></li><li><p>Paralel Generator</p><p>Generator beroperasi </p><p>paralel, dengan menaikkan </p><p>set point governor dari </p><p>salah satu generator (G2), </p><p>maka frekwensi sistem </p><p>naik dan daya aktif yang </p><p>disuplai oleh generator </p><p>naik, sementara daya aktif </p><p>yang disuplai generator </p><p>lainnya (G1)turun.</p></li><li><p>Paralel Generator</p><p> Generator beroperasi </p><p>paralel, dengan menikkan </p><p>set ponit governor salah satu </p><p>generator (G2), tanpa </p><p>manaikkan frekwensi sistem </p><p>atau konstan, sementara </p><p>generator lainnya (G1) </p><p>menurunkan set point </p><p>governor,</p></li><li><p>Paralel Generator</p><p>Generator beroperasi paralel, dengan menaikkan salah satu arus medan </p><p>(G2), maka tegangan sistem naik, dan daya reaktif yang disuplai ke sistem </p><p>naik, sementara daya reaktif generator lainnya (G1) akan turun.</p></li><li><p>Paralel Generator dengan Infinite Bus</p><p> Jaringan infinite bus adalah jaringan sistem daya yang sangat</p><p>besar dan luas yang terhubung secara interkoneksi dari unit-</p><p>unit pembangkit.</p><p> Jika generator terhubung ke sistem infinite bus maka</p><p>pengaturan arus eksitasi/penguatan medan tidak</p><p>berpengaruh pada perubahan tegangan sistem, melainkan</p><p>berpengaruh pada pengaturan aliran daya reaktif ke sistem</p></li><li><p>Pengaturan Daya Aktif Pengaturan daya aktif ( P ) unit pembangkit yang terhubung pada </p><p>sisten infinte bus adalah dengan mengatur governor, yang berarti </p><p>mengatur jumlah bahan bakar pada PLTD, PLTG atau uap pada </p><p>PLTU, PLTP.</p></li></ul>