BAB III Pembangkitan Energi Listrik pada PLTU Rembang
3.4 Kelistrikan
Dalam PLTU 1 Jawa Tengah Rembang, komponen untuk membangkitkan energi listrik adalah generator. Setelah listrik keluar pada generator sebesar 20 KV akan dinaikkan tegangannya menjadi 150 KV oleh trafo dan disalurkan ke gardu induk Pati dan gardu induk Rembang. Bagian-bagian utama dari kelistrikan pada PLTU 1 Jawa Tengah Rembang meliputi generator, main transformator (trafo utama dari pembangkit ke saluran transmisi), unit auxiliriary transformer (trafo kebutuhan listrik pembangkit) dan switch yard.
1. Generator
Generator merupakan mesin konversi energi elektromekanik yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.
Gambar 3.38. Generator pada PLTU
Gambar 3.38 diatas merupakan gambar generator pada PLTU Rembang. Pada PLTU 1 Jawa Tengah, Rembang, generator yang digunakan berjenis asinkron memerlukan 3000 Rpm atau frekuensi 50Hz, memiliki rated
capacity 370 MW dan rated voltage 20 kV dengan rated power factor 0,85.
Komponen utama generator terdiri dari : a. Bagian yang tetap disebut stator. b. Bagian yang bergerak disebut rotor.
a. Stator
Stator merupakan tempat ggl dibangkitkan dan tempat arus beban mengalir bila generator berbeban. Gambar 3.39 merupakan stator pada PLTU Rembang.
Stator generator pada pembangkit listrik terdiri dari 3 bagian yaitu: 1. Rangka Stator ( Stator Frame )
Rangka stator dibuat menyerupai tabung silinder yang bagian dalamnya diperkuat dengan rusuk-rusuk berupa lempengan-lempengan cincin baja yang dilas. Disekeliling bagian dalam rangka silinder ini dipasang baja-baja bulat yang dilas sehingga menyerupai bentuk sangkar. 2. Inti stator ( stator core )
Inti stator terbuat dari segmen-segmen dimana tiap segmen tersebut terdiri dari laminasi lembaran plat baja silikon yang memiliki sifat kemagnitan sangat baik (permeabilitasnya tinggi).
3. Kumparan stator (stator winding ).
Kumparan stator terbuat dari lempeng-lempeng tembaga berpenampang segi empat (copper strips) dan mempunyai konduktifitas yang tinggi yang dililit dengan pita isolasi diseluruh permukaannya sehingga membentuk batang solid yang terisolasi. Batang tembaga berisolasi ini kemudian ditempatkan pada alur (slot) inti stator dan dikunci dengan pasak yang terbuat dari bahan isolasi.
b. Rotor
Rotor merupakan bagian dari generator yang berputar. Gambar 3.40 dibawah ini merupakan gambar rotor pada PLTU 1 Jawa Tengah Rembang.
Rotor generator terdiri dari 2 bagian yaitu body ( inti rotor ) dan kumparan rotor.
1. Inti Rotor
Inti rotor terbuat dari baja tuang yang dibubut atau bahan ferromagnetik yang mempunyai permeabilitas tinggi disekeliling inti motor dibuat alur-alur dalam arah aksial untuk menempatkan konduktor kumparan dan sebagai saluran bagi media pendingin.
2. Kumparan Rotor
Kumparan rotor terbentuk dari lempengan konduktor tembaga, yang mempunyai konduktifitas tinggi yang dimasukkan ke dalam alur-alur pada inti rotor setelah seluruh permukaan alur dilapisi bahan isolasi. Konduktor-konduktornya sendiri juga dilapisi bahan isolator. Kedua ujung kumparan masing-masing dihubungkan ke “slipring” yang terbuat dari baja tempa yang diisolasi terhadap rotor bodi (untuk rotor generator dengan sistem eksitasi statis). Untuk generator dengan sistem eksitasi tanpa sikat arang (brushless), kedua ujung kumparan rotor disambungkan ke konduktor yang melintasi lubang dipusat rotor agar dapat disambung ke output
rotating rectifier. Di kedua ujung rotor kemudian dipasang fan untuk
mensirkulasikan media pendingin. 3. Bantalan ( Bearing )
Rotor pada umumnya ditumpu dikedua ujungnya dengan bantalan (bearing). Perlu diketahui bahwa salah satu atau bahkan kedua bantalan ini diisolasi terhadap pondasi. Hal ini dilakukan untuk mencegah terjadinya sirkuit tertutup antara rotor, bantalan dan pondasi yang dapat menimbulkan aliran arus liar. Bila aliran arus ini terjadi, maka permukaan bantalan minyak pelumas akan rusak akibat efek elektrokimia.
Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub menonjol) dan non salient pole (kutub silinder).
a. Jenis Kutub Menonjol
Pada jenis salient pole, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitan-belitan medannya dihubung seri. Ketika belidan medan ini disuplai oleh Eksiter, maka kutub yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan. Gambaran bentuk kutub menonjol generator sinkron seperti pada Gambar 3.41 berikut :
Gambar 3.41 Rotor kutub menonjol
Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron kecepatan putar rendah dan sedang (120-400 rpm). Oleh sebab itu generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena :
- Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar dengan kecepatan tinggi
- Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar dengan kecepatan tinggi.
b. Jenis Kutub Silindris
Pada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor. Jenis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang
terbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat di sisi luarnya. belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya. Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur tersebut dan terhubung seri dengan slip-slip yang dienergize oleh Eksiter. Gambaran bentuk kutub silindris generator sinkron seperti pada Gambar 3.42 berikut :
Gambar 3.42 Rotor kutub silinder
Untuk kecepatan putar tinggi (1500 atau 3000 rpm) umumnya digunakan rotor silinder seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap. Rotor silinder baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena :
- Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi.
- Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub menonjol.
2. Main Transformator
Main transformator merupakan trafo utama yang mentransformasi
tegangan dari pembangkit ke saluran transmisi. Gambar 3.43 merupakan gambar main transformator pada PLTU Rembang.
Gambar 3.43 Main Transformator pada PLTU
Trafo yang digunakan untuk menyalurkan tegangan 20 KV yang dihasilkan unit pembangkit ke saluran transmisi 150 KV melalui GIS (Gas
Insulated Substation).
3. Unit Auxiliriary Transformer (UAT)
Unit Auxiliriary Transformer (UAT) merupakan trafo yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan listrik pembangkit. Gambar 3.44 merupakan gambar UAT pada PLTU Rembang.
Gambar 3.44. Unit Auxiliry Transformator pada PLTU
Trafo ini mengambil tegangan dari main trafo kemudian diturunkan menjadi 6 KV untuk memenuhi kebutuhan sendiri.
4. SwitchYard
Saluran Udara Tegangan Tinggi atau biasa disingkat SUTT merupakan saluran yang digunakan untuk menyalurkan energi listrik yang telah diproduksi oleh pembangkitan energi listrik menuju gardu induk.
Gambar 3.45. SwitchYard
Gambar 3.45 merupakan gambar switch yard pada PLTU Rembang. Pada PLTU Rembang tegangan yang mengalir pada SUTT adalah 150KV.