ANALISIS EFISIENSI DAYA LISTRIK PADA GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK DI PT PLN PERSERO PAYA PASIR MEDAN
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUS SIAGIAN 040801043
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : ANALISIS EFISIENSI DAYA LISTRIK PADA
GENERATOR PEMBANGKIT LISTRIK DI PT PLN
PERSERO PAYA PASIR MEDAN
Kategori : SKRIPSI
Nama : AGUS SIAGIAN
Program Study : SARJANA (S-1) FISIKA
Nomor Induk Mahasiswa : 040801043
Departemen : FISIKA
Fakultas MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (MIPA) SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 19 Oktober 2010
Ketua Departemen Fisika Pembimbing Departemen Fisika
Dr Marhaposan Situmorang Dr Kerista Tarigan M.Eng.Sc
PERNYATAAN
ANALISIS EFISIENSI DAYA LISTRIK PADA GENERATOR PEMBANGKIT
LISTRIK DI PT PLN PERSERO PAYA PASIR MEDAN
SKRIPSI
Saya mengaku bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 16 Desember 2010
AGUS SIAGIAN
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat,
kasih karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan
waktu yang telah ditetapkan.
Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Bapak Dr Kerista Tarigan M.Eng
selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan perhatiannya, arahan dan
kepercayaan penuhkepada saya sehingga terselesaikannya tugas akhir ini, terimakasih
juga saya ucapkan kepada ketua Departemen Fisika Bapak Dr Marhaposan
Situmorang dan kepada Sekretaris Departemen Fisika Ibu Dra Justinon MS dan
kepada Bapak Drs Kerista Sebayang selaku dosen wali yang selalu memperhatikan
study saya. Ucapan terimakasih juga penulis tujukan kepada PT PLN ( Persero )
Pembangkitan Paya Pasir Medan Khusunya kepada Bapak Binsar Sinaga atas izin dan
bimbingannya selama melakukan penelitian di PT PLN ( Persero ) Pembangkitan
Paya Pasir Medan.
Akhirnya ucapan terimakasih yang istimewa saya tujukan kepada kedua orang
tua yang sangat saya cintai dan banggakan Ayahanda P.Siagian dan Ibunda
R.Tampubolon yang selama ini senantiasa memberikan dukungan baik dana, daya dan
upaya serta doa yang tiada hentinya untuk saya. Terimakasih kepada Kakak
Rosmawati, Kakak Mentina, Kakak Nurli, Abang sumihar, dan kepada adek Karmen
terimakasih buat dukungannya dan tidak lupa kepada teman-teman mahasiswa Fisika
angkatan 2004 terkhususnya sahabat-sahabat saya Rio, Freddy, Mula, terimakasih
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai analisis daya pada generator pembangkit listrik
di PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) Paya Pasir Medan, untuk mengetahui
efisiensi daya generator pembangkit Nanjing Turbine & Electric Mechinery (Group)
CO.LDT, buatan China yang digunakan oleh PLTG tersebut.
Dengan menganalisis daya generator pembangkit Nanjing Turbine & Electric
Mechinery (Group) CO.LDT, buatan China tersebut maka dapat kita peroleh daya
yang dapat dihasilkan oleh generator tersebut dan dapat mengetahui seberapa besar
ANALYSIS OF POWER EFISIENSI TO ELECTRIC GAROLINE GENERATOR AT PT PLN ( PERSERO )
PAYA PASIR MEDAN
ABSTRACK
It has done reserch about power analitic to electric generator at PLTG (Electric
Garoline Generator) Paya Pasir Medan, to know power efisient of Nanjing Turbine &
Electric Mechinery (Group) co. LDT, made in China which used by the PLTG.
By analize the power generator of Nanjing turbine & Electric Mechinery
(Group) co. LDT, made in China, we can get the power that produced by the
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai analisis daya pada generator pembangkit listrik
di PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas) Paya Pasir Medan, untuk mengetahui
efisiensi daya generator pembangkit Nanjing Turbine & Electric Mechinery (Group)
CO.LDT, buatan China yang digunakan oleh PLTG tersebut.
Dengan menganalisis daya generator pembangkit Nanjing Turbine & Electric
Mechinery (Group) CO.LDT, buatan China tersebut maka dapat kita peroleh daya
yang dapat dihasilkan oleh generator tersebut dan dapat mengetahui seberapa besar
ANALYSIS OF POWER EFISIENSI TO ELECTRIC GAROLINE GENERATOR AT PT PLN ( PERSERO )
PAYA PASIR MEDAN
ABSTRACK
It has done reserch about power analitic to electric generator at PLTG (Electric
Garoline Generator) Paya Pasir Medan, to know power efisient of Nanjing Turbine &
Electric Mechinery (Group) co. LDT, made in China which used by the PLTG.
By analize the power generator of Nanjing turbine & Electric Mechinery
(Group) co. LDT, made in China, we can get the power that produced by the
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Listrik seperti diketahui adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis digunakan
oleh manusia, pada dasarnya listrik dihasilkan dari proses konversi dari bahan baku
seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensial air dan angin. Sistem
pembangkitan listrik, umumnya digunakan adalah mesin generator tegangan AC, yang
digerakanoleh mesin-mesin utama, seperti: mesin turbin, mesin diesel atau mesin
baling-baling. Dalam pengoperasian generator, sering terjadi fluktuasi akibat jumlah
beban yang berbeda,sehingga umumnya disediakan dua atau lebih generator untuk
dioperasikan secara terus-menerus.
Penyediaan generator tunggal untuk pengoperasian terus menerus adalah suatu
hal yang beresiko, kecuali dengan cara bergilir dengan sumber PLN . Untuk
memenuhi peningkatan beban listrik maka generator-generator tersebut dioperasikan
secara paralel antar generator dengan sumber pasokan lain yang lebih besar, misalnya
dari PLN. Sehingga diperlukan pula alat pembagi beban listrik untuk mencegah
adanya sumber tenaga listrik terutama generator yang bekerja paralel mengalami
beban lebih mendahului yang lainnya.
Kebutuhan akan listrik semakin lama semakin meningkat sejalan dengan
perkembangan teknologi elektronika dan informasi. Oleh karena itu, kualitas dari
variabel energi listrik tersebut juga harus diperhatikan, terutama frekuensi. Terjadinya
fluktuasi frekuensi akan berdampak buruk pada peralatan listrik konsumen. Frekuensi
akan mengalami fluktuasi seiring dengan naik turunnya beban yang terpasang, efek
generator dari keadaan sebelumnya, dan juga sebaliknya. Turunnya putaran ini akan
mengakibatkan turunnya frekuensi, begitu juga halnya dengan penurunan beban akan
terjadi kenaikan frekuensi.
Kenaikan frekuensi akan berpengaruh pada penambahan tegangan listrik yang
dihasilkan. Sasaran pertama untuk mengendalikan kestabilan kualitas energi adalah
frekuensi. Setelah frekuensi berada pada titik stabil, dilanjutkan pada tegangan, secara
teoritis dan perancangan, generator yang bekerja pada frekuensi 50 Hz sudah dapat
menghasilkan tegangan sebesar 220 Volt, namun akibat adanya penambahan beban
akan mengakibatkan penurunan tegangan yang cukup besar. Sasaran kedua adalah
bagaimana mengatur arus penguat medan pada generator, karena arus penguat medan
langsung berpengaruh pada pengurangan dan penambahan tegangan tanpa
mengganggu besarnya frekuensi yang ada, karena frekuensi hanya dipengaruhi oleh
putaran sedangkan arus penguat medan dipengaruhi oleh aliran arus listrik searah.
1.2Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan ;
1. Mempelajari parameter frekuensi, tegangan yang ditimbulkan pada
generator pembangkit PT.PLN(Persero) Paya Pasir Medan
2. Mempelajari pendistribusian energi listrik dari generator pembangkit
PT.PLN(Persero) Paya Pasir Medan kemasyarakat medan
3. Menganalisis efisiensi daya listrik yang dihasilkan pada generetor
pembangkit listrik di PT.PLN(Persero) Paya Pasir Medan.
1.3Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang disusun oleh penulis dalam penyususunan tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
1. Efisiensi daya pada generator pembangkit di PT.PLN(Persero) Paya
Pasir Medan
2. Mengenai frekuensi yang ditimbulkan oleh generator pembangkit
3. Mengenai cara pendistribusian tegangan dari generator pembangkit
listrik Paya Pasir Medan.
1.4Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi tentang efisiensi daya generator yang
digunakan pada generator pembangkit Paya Pasir Medan.
2. Memberikan informasi tentang pendistribusian energi lisrik dari
generator pembangkit listrik PT.PLN(Persero) Paya Pasir Medan
1.5Metodologi Penelitian
Metodologi yang dipakai dalam penyususunan tugas akhir ini adalah:
1. metode literatur
membaca teori-teori yang berkaitan dengan topic/judul penelitian
2. metode konsultasi
melakukan disikusi tentang topik / judul penelitian dengan dosen
pembimbing dan pihak-pihak yang berkompeten
3. metode pengukuran
melakukan pengukuran langsung kelapangan dan pengambilan data
1.6Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang latar belakang,batasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metode penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan tentang Proses Pembangkitan Tenaga Listrik, Pusat Pembangkit
Arus pada Tiga Fasa yang SeimbangDaya Pada Rangakaian Tiga Fasa yang Seimbang
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tentang Pengukuran Pada Generator Pembangkitan Listrik Tenaga Gas
Paya Pasir Medan, dan Study Literatur
BAB IV : ANALISA DATA
Bab ini menguraikan pengolahan data yaitu Menentukan Persentase Daya Generator,
analisis daya pada generator, analisis suplay daya PLTG Paya Pasir, Analisis Daya
Terhadap Fekuensi.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran dalam menyusun tugas akhir.
LAMPIRAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Proses Pembangkitan Tenaga Listrik
Pembangkitan tenaga listrik semakin besar dilakukan dengan cara memutar generator
sinkron sehingga di dapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga fasa. Energi
mekanik yang diperlukan untuk memutar generator sinkron didapat dari mesin
penggerak generator atau biasa disebut penggerak mula ( prime mover ). Mesin
penggerak generator yang banyak digunakan dalam praktk, yaitu : mesin diesel, turbin
uap, turbin air dan turbin gas. Mesin-mesin penggerak generator ini mendapat energi
dari:
1. Proses pembakaran bahan bakar ( mesin-mesin termal )
2. Air terjun ( turbin air )
Jadi sesungguhnya mesin penggerak generator melakukan konversi energi primer
menjadi energi generator. Proses konversi energi primer menjadi energi mekanik
menimbulkan ”produk” sampingan berupa limbah dan kebisingan yang perlu
dikandalikan agas tidak menimbulkan masalah lingkungan.
Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyedia tenaga listrik yang terbesar
adalah biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar. Oleh sebab itu, berbagai
tehnik untuk menekan biaya biaya bahan bakar terus berkembang, baik dari segi unit
pembangkit secara individu maupun dari segi operasi sistem tenaga listrik secara
terpadu.
Pusat pembangkit listrik adalah tempat dimana proses pembangkitan tenaga
listrik dilakukan. Mengingat proses pembakitan tenaga listrik merupakan proses
konversi energi primer ( bahan bakar atau potensi air ) menjadi energi mekanik
listrik oleh generator, maka dalam pusat listrik umumnya terdapat;
1. Instalasi energi primer, yaitu instalasi bahan bakar atau instalasi tenaga air.
2. Instalasi mesin penggerak generator, yaitu instalasi yang berfungsi sebagai
pengubah energi primer menjadi energi mekanik penggerak genertor. Mesin
penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, mesin
diesel, turbin gas, atau turbin air.
3. Instalasi pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi
mesin penggerak yang menggunakan bahan bakar.
4. Instalasi listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari ;
• Instalasi tenaga tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan generator.
• Instalasi tegangan rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalasi penerangan.
• Instalasi arus searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta pengisinya dan jaringan arus searah yang terutama digunakan untuk
proteksi, kontrol dan telekomunikasi.
2.1.1 Jenis-Jenis Pusat Pembangkit Listrik
Berdasarkan uraian diatas, di dalam prakteknya terdapat jenis-jenis pusat listrik
sebagai berikut;
1. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA): pusat pembangkit listrik ini
menggunakan tenaga air sebagai sumber energi primer.
2. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD): Pusat pembangkit listrik ini
menggunakan bahan bakar minyak
3. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) : Pusat pembangkit listrik ini
menggunakan bahan bakar batubara, minyak atau gas sebagai sumber energi
primer.
4. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) : Pusat pembangkit listrik ini
menggunakan bahan bakar gas atau minyak sebagai sumber energi primer.
5. Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) : Pusat pembangkit
listrik ini kombinasi PLTG dan PLTU. Gas buang dari PLTG dimanfaatkan
turbin uap.
6. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) : PLTP merupakan PLTU yang
tidak mempunyai ketel uap karena uap penggerak turbin uapnya didapat dari
bumi.
7. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) : PLTN merupakan PLTU yang
menggunakan uranium sebagai bahan bakar yang menjadi sumber energi
primernya. Uranium menjalani proses fission ( fisi ) di dalam reaktor nuklir
yang menghasilkan energi panas yang digunakan untuk menghasilkan uap
dalam ketel uap. Uap ini selanjutnya digunakan untuk menggerakkan turbin
uap penggerak generator.
2.1.2 Instalasi Listrik dari Pusat Pembangkit Listrik
Pada umumnya pusat listrik membangkitkan arus bolak balik tiga fasa dengan
menggunakan generator sinkron. Gambar 2.1 menggambarkan diagram satu garis
instalasi tenaga listrik sebuah pusat listrik yang sederhana.
Gambar 2.1 Diagram 1 garis instalasi tenaga listrik sebuah pusat listrik
sederhana. PMT/CB = Pemutus tenaga(Circuit Breaker); PMS/DS = Sakelar
Pemisah (Diconnecting Switch)
Tegangan generator yang paling tinggi yang dapat dibangkitkan adalah 23 kV.
Pada saat ini, dalam tingkat riset sedang dikembangkan generator yang dapat
Pusat listrik yang sudah beroperasi secara komersial saat ini seperti gambar
2.1, yaitu tegangan dari generator dinaikkan dahulu dengan menggunakan
transformator, baru kemudian dihubungkan ke rel melalui pemutus tenaga (PMT).
Pemutu tenaga adalah sakelar tegangan tinggi yang mampu memutuskan arus
gangguan. Arus gangguan besarnya mencapai beberapa ribu kali besarnya arus
operasi normal.
Di depan dan di belakang setiap pemutus tenaga harus ada pemisah (PMS),
yaitu sakelar yang hanya boleh dioperasikan (ditutup dan dibuka) dalam keadaan tidak
ada arus yang melaluinya, tetapi posisi pisau sakelar harus jelas terlihat. Hal ini
berkaitan dengan masalah keselamatan kerja pada saat instalasi tegangan tinggi akan
dibebaskan dari tegangan karena akan disentuh orang misalnya untuk pekerjaan
pemeliharaan atau perbaikan.
Semua generator sebagai penghasil energi dihubungkan dengan rel (busbar).
Begitu pula semua saluran keluar dari rel pusat listrik dihubunkan dengan rel pusat
listrik. Saluran keluar dari rel pusat listrik ada yang berfungsi mengirim tenaga listrik
dalam jumlah besar ke lokasi lain dan ada yang berfungsi untuk menyediakan tenaga
listrik di lokasi sekitar pusat listrik tersebut berada, bahkan selalu ada saluran (feeder
atau penyulang) yang berfungsi menyediakan tenaga listrik bagi keperluan pusat
listrik itu sendiri. Pusat listrik memerlukan tenaga listrik untuk lampu penerangan dan
untuk menjalankan motor-motor listrik, seperti ; motor listrik penggerak, pompa air
pendingin, motor listrik penggerak penyejuk udara, motor listrik pengangkat, dan
lain-lain.
Dalam pusat listrik ini juga ada instalasi listrik arus searah. Arus searah
diperlukan untuk menggerakkan mekanisme pemutusan tenaga (PMT) dan untuk
lampu penerangan darurat. Sebagai sumber arus searah digunakan baterai aki yang
diisi oleh penyearah.
2.1.3 Masalah Utama dalam Pembangkitan Tenaga Listrik
Proses pembangkitan tenaga listrik dalam prinsipnya merupakan konversi energi
ini dikonversi oleh generator menjadi tenaga listrik. Proses demikian menimbulkan
masalah-masalah sebagai berikut:
1. Penyediaan energi primer.
Energi primer untuk pusat listrik termal adalah bahan bakar.
Penyediaan bahan bakar meliputi : pengadaan, transfortasi dan
penyimpangan, terutama yang memerlukan perhatian terhadap resiko
kebakaran.
2. Penyediaan air pendingin
Masalah penyediaan air pendingin timbul pada pusat termal seperti
PLTU dan PLTD. PLTU dan PLTD dengan daya terpasang di atas 25 MW
banyak yang dibangun di daerah pantai karena membutuhkan air pendingin
dengan jumlah yang besar sehingga pusat listrik ini dapat menggunakan air
laut sebagai pendingin. Untuk unit-unit PLTD yang kecil, di bawah 3 MW,
pendinginnya dapat menggunakan udara dengan menggunakan radiator.
3. Masalah limbah
PLTU batubara menghasilkan limbah berupa abu batu bara dengan
asap yang mengandung gas SO2, CO2 dan NOx. Semua PLTU mempunyai
limbah bahan kimia dari air ketel (blow down). PLTD dan PLTG mempunyai
limbah berupa minyak pelumas. PLTA tidak menghasilkan limbah, malah
limbah dari masyarakat yang masuk kesungai penggerak PLTA sering
menimbulkan gangguan pada PLTA.
4. Masalah kebisingan
Pusat listrik termal menimbulkan seara keras yang merupakan
kebisingan bagi masyarakat yang tinggal di dekatnya. Tingkat kebisingan
harus dijaga agar tidak melampaui standar yang berlaku.
5. Operasi
Operasi pusat listrik sebagian besar 24 jam sehari. Delain itu biaya
penyediaan tenaga listrik sebagian besar ( + 60%) untuk operasi pusat listrik,
khususnya untuk membeli bahan bakar. Oleh karena itu, perlu dilakukan
operasi pusat listrik yang seefisien mungkin. Jika pusat listrik beroperasi
dalam sistem interkoneksi, ( yaitu pusat listrik yang beroperasi paralel dengan
pusat-pusat listrik lain melalui saluran transmisi), maka pusat listrik ini harus
mengikuti pola operasi sistem interkoneksi.
Pemeliharaan peralatan diperlukan untuk :
- Mempertahankan efisiensi
- Mempertahankan keandalan
- Mempertahankan umur ekonomis
Bagian-bagian peralatan yang memerlukan pemeliharaan terutama
adalah:
- Bagian-bagian yang bergeser: seperti : bantalan, cincin pengisap (piston ring)
dan engsel-engsel.
- Bagian-bagian yang mempertemukan zat-zat dengan suhu yang berbeda
seperti : penukar panas (heat exchanger) dan ketel uap
- Kontak-kontak listrik dalam sakelar serta klem-klem penyambung listrik.
7. Gangguan dan kerusakan
Gangguan adalah peristiwa yang menyebabkan Pemutusan Tenaga
(PMT) membuka (trip) diluar kehendak operator sehingga terjadi pemutusan
pasokan tenaga listrik. Gangguan esungguhnya adalah peristiwa hubung
singkat yang penyebabnya kebanyakan petir, dan tanaman. Gangguan dapat
juga disebabkan karena kerusakan alat, sebaliknya gangguan ( misalnya yang
disebabkan petir) yang terjadi berkali-kali akhirnya mengakibatkan alat (
misalnya transformator ) menjadi rusak.
8. Pengembangan pembangkit
Pada umumnya, pusat lstrik yang berdiri sendiri maupun yang ada
dalam sistem interkoneksi memerlukan pengembangan. Hal ini disebabkan
karena beban yang dihadapi terus bertambah sedangkan di pihak lain pihak
unit pembangkit yang ada menjadi semakin tua dan perlu dikeluarkan dari
operasi.
9. Perkembangan teknologi pembangkit
Perkembangan teknologi pembangkit umumnya mengarah pada
perbaikan efisiensi dan penemuan teknik konversi energi yang baru dan
penemuan bahan bakar baru. Perkembangan ini meliputi segi perangkat keras
(hardware) seperti komputerisasi dan juga meliputi segi perangkat lunak (
software) seperti pengembangan model-model matematika untuk optimasi.
Pusat pembangkit listrik yang besar, di atas 100 MW umumnya beroperasi dalam
sistem interkoneksi. Pada sistem interkoneksi terdapat banyak pusat beban (yang
disebut gardu induk ,disingkat GI )yang dihubungkan satu sama lain oleh saluran
transmisi. Disetiap GI terdapat beban berupa jaringan distribusi yang melayani para
konsumen tenaga listrik. Jaringan distribusi beserta konsumen ini merupakan suatu
subsistem disribusi. Subsistem dari setiap GI umumnya tidak mempunyai hubungan
listrik satu sama lain ( lihat Gambar 2.2)
Gambar 2.2 memperlihatkan sebagian dari sistem interkoneksi yang terdiri
dari sebuah pusat listrik, dua buah GI beserta subsistem distribusinya. Karena operasi
pusat-pusat listrik dalam sistem interkoneksi saling mempengaruhi satu sama
lain,maka perlu koordinasi operasi. Koordinasi operasi ini dilakkukan oleh ousat
pengatur beban. Koordinasi terutama meliputi:
a. Koordinasi pemeliharaan.
b. Pembagian beban yang ekonomis.
c. Pengaturan frekuensi.
d. Pengaturan tegangan.
e. Prosedur mengatasi gangguan.
Gambar 2.2 Sebagian dari sistem interkoneksi, yaitu sebuah pusat listrik, dua
2.1.5 Proses Penyediaan Tenaga Listrik
Setelah tenaga listrik dibangkitkan dalam pusat listrik, maka tenaga listrik ini
disalurkan ( ditransmisikan ) lalu didistribusikan para konsumen tenaga listrik. Proses
penyediaan tenaga listrik bagi para konsumen ini secara singkat digambarkan oleh
Gambar 2.3.Gambar 2.3 sesungguhnya merupakan salah satu bagian dari sistem
interkoneksi yang digambarkan oleh Gambar 2.2
Gambar 2.3b Proses penyedian tenaga listrik bagi para konsumen
Dalam pusat listrik, energi primer dikonversikan menjadi energi listrik.
Kemudian energi listrik ini dinaikkan tegangannya untuk disalurkan melaui saluran
transmisi. Tegangan transmisi yang digunakan PLN:70 Kv,150kV, 275Kv, dan
500Kv. PT.Caltex Pacifik Indonesia yang beroperasi di daerah Riau menggunakan
tegangan Kv.Saluran trnsmisi dapat berupa saluran udara atau saluran kabel tanah.
PLN menggunakan frekuensi 50 Hz.Sedangkan PT.Caltex menggunakan fekuensi
60 Hz. Di gardu induk ,tegangan diturunkan menjadi tegangan distribusi primer.
Tegangan distribusi primer yang digunakan PLN adalah 20 kV. Sedangkan PT.Caltex
Pasifik Indonesia menggunakan tegangan distrubusi primer 13,8 Kv.
Dari GI, energi didistribusikan melalui penyulang-penyulang distribusi yang
berupa saluran udara atau saluran kabel tanah. Pada penyulang – penyulang distribusi
ini trdapat gardu- gardu distribusi. Fungsi gardu distribusi adalah menurunkan
tegangan distribusi primer menjadi tegangan rendah 380/220 Volt yang
didistribusikan melalui jaringan tanah rendah ( JTR ). Konsumen tegangan listrik
disambung dari JTR dengan menggunakan sambungan rumah ( SR ) .Dari
SR,tegangan listrik masuk,masuk ke alat pembatas dan pengukur ( APP ) trlebih
dahulu sebelum memasuki instansi rumah milik konsumen. APP berfungsi membatasi
daya dan mengukur pemakaian energi listrik oleh konsumen.
2.1.6 Mutu Tegangan Listrik
Dengan makin pentingnya peranan tenaga listrik dalam keidupan sehari-hari,
khususnya bagi keperluan industri,maka mutu tenaga listrik juga menjadi tuntutan
yang makin besar dari pihak pemakai tenaga listrik.
Mutu tenaga listrik ini meliputi:
a. Kontinuitas penyediaan;apakah tersedia 24 jam sehari sepanjang tahun.
b. Nilai tegangan ; apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan.
c. Nilai frekuensi ; apakah selalu ada dalam batas-batas yang diijinkan.
d. Kedip tegangan ; apakah besarnya dan lamanya masih dapat diterima oleh
e. Kandungan harmonisa ; apakah jumkahnya masih dalam batas-batas yang dapat
ditrima oleh pemakai tenaga listrik.
Unsur-unsur a sampai dengan e dapat direkam sehingga masalahnya dapat
dibahas secara kuantitatif antara pihak penyedia dan pemakai tenaga listrik.
Power network anaylzer tipe TOPAS 1000 Alat ini mampu melakukan
perekaman:
a. Arus dan tegangan dalam keadaan normal maupun transien.
b. Harmonisa yang terkandung dalam tegangan.
c. Kedip tegangan,variasi tegangan, dan kemiringan tegangan.
d. Frekuensi.
2.1.7 Transmisi dan Distribusi
Apabila saluran transmisi menyalurkan tenaga listrik bertegangan tinggi ke
pusat-pusat beban dalam jumlah besar, maka saluran distribusi berfungsi membagikan
tenaga listrik tersebut kepada pihak pemakai melalui saluran tegangan rendah.
Generator sinkron di pusat pembangkit biasanya menghasilkan tenaga listrik
dengan tegangan antara 6-20 kV yang kemudian, dengan bantuan transformator
tegangan tersebut dinaikkan menjadi 150-500 kV. Saluran tegangan Tinggi (STT)
menyalurkan tegangan listrik menuju pusat penerima, disini tegangan siturunkan
menjadi tegangan subtransmisi 70 kV. Pada gardu induk (GI), tenaga listrik yang
diterima kemudian dilepaskan menuju trafo distribusi (TD) dalam bentuk tegangan
menengah 20 kV. Melalui trafo distribusi yang tersebar diberbagai pusat-pusat beban,
tegangan distribusi primer ini diturunkan menjadi tegangan rendah 220/380 V yang
akhirnya diterima pihak pemakai.
2.2 Pusat Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
GENERATOR
Gambar 2.4 skema PLTG
Secara garis besar diagram ini dimulai dari energi udara dan bahan bakar
diubah menjadi energi gas. Energi gas yang dihasilkan dari proses pembakaran
digunakan untuk memutar Turbin sehingga pada step ini ada perubahan energi dari
energi gas menjadi energi mekanik. Karena Turbin dan Generator satu poros maka
pada saat Turbin berputar maka Generator juga ikut berputar sehingga menghasilkan
energi listrik, pada step ini terjadi perubahan energi yaitu dari energi mekanik menjadi
energi listrik.
Udara luar dihisap oleh compressor dan dialirkan ke combuster, demikian juga
dengan bahan bakar yang dipompa oleh pompa bahan bakar menuju combuster juga.
Pada combuster terjadi pertemuan antara udara, bahan bakar, dan panas yang
ditimbulkan oleh ignitor sehingga terjadi pembakaran. Dari hasil pembakaran
menghasilkan gas yang kemudian gas tersebut memutar Turbin dan juga memutar
Generator karena satu poros sehingga timbulah listrik. Sisa gas yang digunakan untuk
memutar Turbin sebagian keluar menuju Stack. Dari flow Diagram diatas dapat
dimbil kesimpulan bahwa pada PLTG menggunakan Siklus Terbuka (Open Cycle)
karena gas yang telah digunakan untuk memutar Turbin langsung dibuang ke Stack
atau dimanfaatkan sebagai pemanas awal pada PLTGU. Dengan menggunakan analisa
termodinamika dapat digunakan siklus brayton, pada siklus ini ada 2 prsoses isobaric
dan 2 proses isentropic.
Gambar 2.5 Proses Pembangkitan pada PLTG
Sesuai dengan prisip kerja dari PLTG maka proses pembangkitan pada PLTG dapat
ditunjukakan pada gambar 2.5 diatas.
Komponen Utama dari PLTG
1. Kompresor.
2. Ruang baker (combuster)
3. Turbin.
4. Generator.
Selain peralatan utama seperti disebutkan diatas diperlukan juga peralatan
pendukung, yaitu :
1. Air Intake
Berfungsi mensuplai udara bersih ke dalam kompresor.
2. Blow off Valve
Berfungsi mengurangi besarnya aliran udara yang masuk ke dalam
kompressor utama atau membuang sebagian udara dari tingkat tertentu untuk
menghindari terjadinya stall (tekanan udara yang besar dan tiba-tiba terhadap
sudu kompresor yang menyebabkan patahnya sudu kompresor)
Berfungsi untuk mengatur jumlah volume udara yang akan di kompresikan
sesuai kebutuhan.
4. Ignitor
Berfungsi penyalaan awal atau start up. Campuran bahan bakar dengan udara
dapat menyala oleh percikan bunga api dari ignitor yang terpasang di dekat
fuel nozzle burner dan campuran bahan bakar menggunakan bahan bakar
propane atau LPG.
5. Lube oil system
Berfungsi memberikan pelumasan dan juga sebagai pendingin bearing-bearing
seperti bearing turbin, kompressor, generator. Memberikan minyak pelumas ke
jacking oil system. Memberikan supply minyak pelumas ke power oil system.
Sistem pelumas di dinginkan oleh air pendingin siklus tertutup.
6. Hydraulic rotor barring
Rotor bearing system terdiri dari : DC pump, Manual pump, Constant pressure
valve, pilot valve, hydraulic piston rotor barring. Rotor barring beroperasi
pada saat unit stand by dan unit shutdown ( selesai operasi ). Rotor barring on
< 1 rpm. Akibat yang timbul apabila rotor barring bermasalah ialah rotor
bengkok dan saat start up akan timbul vibrasi yang tinggi dan dapat
menyebabkan gas turbin trip.
7. Exhaust fan oil vapour
Berfungsi utama membuang gas-gas yang tidak terpakai yang terbawa oleh
minyak pelumas setelah melumasi bearing-bearing turbin, compressor dan
generator. Fungsi lain adalah membuat vaccum di lube oil tank yang tujuannya
agar proses minyak kembali lebih cepat dan untuk menjaga kerapatan minyak
pelumas di bearing-bearing ( seal oil ) sehingga tidak terjadi kebocoran
minyak pelumas di sisi bearing.
8. Power oil system
1. Hydraulic piston untuk menggerakkan VIGV
2. Control-control valve ( CV untuk bahan bakar dan CV untuk air )
3. Protection dan safety system ( trip valve staging valve )
Terdiri dari 2 buah pompa yang digerakkan oleh 2 motor AC.
9. Jacking oil system
Berfungsi mensupply minyak ke journal bearing saat unit shut down atau stand
by dengan tekanan yang tinggi dan membentuk lapisan film di bearing. Terdiri
dari 6 cylinder piston-piston yang mensupply ke line-line :
1. 2 line mensupply minyak pelumas ke journal bearing.
2. 2 line mensupply minyak pelumas ke compressor journal bearing.
3. 1 line mensupply minyak pelumas ke drive end generator journal bearing.
4. 1 line mensupply minyak pelumas ke non drive end generator journal
bearing.
2.2.2 Sistem Kontrol Pembangkit Listrik Tenaga Gas
a. Egatrol : Kontrol utama Gas Turbin yang mengatur :
- Start Up Kontrol
Mengatur urut-urutan Start dan Stop Gas Turbin secara Automatis
- Load / Frekuensi Kontrol
Mengatur operasi Gas Turbin untuk mendapatkan beban yang diinginkan
sesuai Set Point-nya.
- Temperatur Kontrol
b. Unitrol : Mengatur Kerja Excitasi (Tegangan Generator) sesuai permintaan
Egatrol.
2.2.2.1 Kompresor
Kompresor adalah alat mekanik yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan fluida
mampu mampat, yaitu gas atau udara dengan tujuan meningkatkan tekanan supaya
mengalirkan atau kebutuhan proses dalam suatu system proses yang lebih besar (dapat
system fisika maupun kimia contohnya pada pabrik-pabrik kimia untuk kebutuhan
reaksi). Secara umum kompresor dibagi menjadi dua jenis yaitu dinamik dan
perpindahan positif.
Kompresor utama adalah kompesor aksial yang berguna untuk memasok udara
bertekanan ke dalam ruang bakar yang sesuai dengan kebutuhan. Kapasitas kompresor
harus cukup besar karena pasokan udara lebih (excess air) untuk turbin gas dapat
mencapai 350 %. Disamping untuk mendapatkan pembakaran yang sempurna, udara
lebih ini digunakan untuk pendingin dan menurunkan suhu gas hasil pembakaran.
Jenis kompresor
1. Kompresor dinamik
1. Kompresor Sentrifugal
1.
2. Kompresor perpindahan positif (possitive displacement):
1.
1.
2.
3.
2.
1.
3. Vane
4. Liquid Ring
5. Scroll
2.2.2.2Ruang baker (combuster)
Combustion Chamber adalah ruangan tempat proses terjadinya pembakaran. Ada
turbin gas yang mempunyai satu atau dua Combustion Chamber yang letaknya
terpisah dari casing turbin, akan tetapi yang lebih banyak dijumpai adalah memiliki
Combustion Chamber dengan beberapa buah Combustion basket, mengelilingi sisi
masuk (inlet) turbin. Di dalam Combustion Chamber dipasang komponen-komponen
untuk proses pembakaran beserta sarana penunjangnya, diantaranya:
1. Fuel Nozzle
2. Combustion Liner
3. Transition Piece
4. Igniter
5. Flame Detektor
2.2.2.3Turbin Gas
Turbin Gas berfungsi untuk membangkitkan energi mekanis dari sumber energi panas
yang dihasilkan pada proses pembakaran. Selanjutnya energi mekanis ini akan
digunakan untuk memutar generator listrik baik melalui perantaraan Load Gear atau
tidak, sehingga diperoleh energi listrik. Bagian-bagian utama Turbin Gas adalah:
1. Sudu Tetap
2. Sudu Jalan
3. Saluran Gas Buang
5. Batalan
6. Auxiallary Gear
2.2.2.4 Generator
2.2.2.4.1 Prinsip Kerja Generator
Prinsip kerja generator sinkron dapat dianalisis melalui pengoperasian generator
dalam kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan resistansi dengan
melakukan percobaan tanpa beban (beban nol), percobaan hubung -singkat dan
percobaan resistansi jangkar. Kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang
dibangkitkan oleh suatu generator sinkron adalah berbanding secara langsung.
Gambar 2.9 akan memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua
kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari dua penghantar
secara seri.
Gambar 2.6 Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub.
Lilitan seperti disebutkan diatas disebut “lilitan terpusat”, dalam generator
sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi
pada masing-masing alur stator dan disebut “lilitan terdistribusi”. Diasumsikan rotor
Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus perdetik atau 1
Hertz (Hz). Bila kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka
untuk frekuensi f = 60 Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n
rpm, rotor harus berputar pada kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor
mempunyai lebih dari 1 pasang kutub, misalnya P kutub maka masing-masing
revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus tegangan dalam lilitan stator.
Frekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah fungsi dari kecepatan rotor, dan
diformulasikan dengan :
60 2
n x P
f = (Hertz) (2.1)
Untuk generator sinkron tiga fasa, harus ada tiga belitan yang masing masing terpisah
sebesar 120° listrik dalam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada
kumparan a – a’, b – b’ dan c – c’ pada gambar 2.10. Masing-masing lilitan akan
menghasilkan gelombang fluks sinus, dimana satu dengan lainnya berbeda 120°.
Dalam keadaan seimbang besarnya fluks sesaat : ΦA = Φm.
Sin ωt ΦB = Φm.
Sin ( ωt – 120° ) ΦC = Φm. Sin ( ωt – 240° ) (2.2)
Gambar 2.7 Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub
Besarnya fluks resultan adalah jumlah vektor ketiga fluks tersebut adalah :
ΦT = ΦA +ΦB + ΦC (2.3)
Sin α . Cos β = ½.Sin (α + β) + ½ Sin (α + β ) (2.4)
maka dari persamaan diatas diperoleh :
ΦT = ½.Φm. Sin (ωt +φ ) + ½.Φm. Sin(ωt – φ) + ½.Φm. Sin (ωt + φ – 240°) + ½.Φm. Sin (ωt – φ) + ½.Φm. Sin (ωt + φ – 480°)
Dari persamaan diatas, bila diuraikan maka suku kesatu, ketiga, dan kelima
akan saling menghilangkan. Dengan demikian dari persamaan akan di dapat fluks
total sebesar,
ΦT = ¾ Φm. Sin ( ωt - Φ ) Weber (2.10)
Jadi medan resultan merupakan medan putar dengan modulus 3/2 Φ dengan
sudut putar sebesar ω. Maka besarnya tegangan masing -masing fasa adalah :
Emaks = Bm. ℓ. ω r Volt
(2.11)
dimana : Bm = Kerapatan Fluks maksimum kumparan medan rotor (Tesla) ℓ = Panjang masing-masing lilitan dalam medan magnetik (Weber) ω = Kecepatan sudut dari rotor (rad/s)
r = Radius dari jangkar (meter)
2.2.2.4.2 Konstruksi Generator Sinkron
Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor
sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron . Ada dua struktur kumparan
pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan
yang mengalirkan penguatan DC atau disebut kumparan medan dan sebuah kumparan
atau disebut kumparan jangkar tempat dibangkitkannya GGL arus bolak-balik.
Hampir semua mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar berupa stator yang diam
dan struktur medan magnet berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur
medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melalui cincin geser (slip
ring) dan sikat arang (carbon brush), tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat
arang yaitu sistem brushless excitation.
Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin
dengan kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder seperti
(PLTA) atau Generator Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol seperti pada
gambar 2.8b.
Gambar 2.8a. Bentuk rotor kutub silinder Gambar 2.8b. Bentuk Stator
Stator dari Mesin Sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik, yang berbentuk
laminasi agar dimaksudkan untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar. Dengan inti
ferromagnetik yang bagus berarti mengandung bahan yang memiliki permeabilitas
dan resistivitas tinggi. Gambar 2.9 memperlihatkan alur stator yang terdapat
kumparan jangkar. Kumparan/belitan jangkar pada stator yang umum digunakan oleh
mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu : a. Belitan satu lapis (Single Layer
Winding). b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).
Gambar 2.9 Inti Stator dan Alur pada Stator
2.2.2.4.3 Bentuk Stator Satu lapis (Single Layer Winding)
Gambar 2.10 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan
berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan
segitiga. Antar kumparan fasa dipisahkan sebesar 120 °. Untuk menunjukkan arah
dari putaran rotor seperti ditunjukkan oleh gambar 2.11 (searah jarum jam), urutan
fasa yang dihasilkan o leh suplai tiga fasa adalah ABC disebut urutan fasa positif,
dengan demikian tegangan maks imum pertama terjadi dalam fasa A, diikuti fasa B,
dan kemudian fasa C. Sedangkan kebalikan arah putaran (berlawanan arah jarum jam)
dihasilkan dalam urutan ACB, atau disebut urutan fasa negatif. Jadi GGL yang
dibangkitkan sistem tiga fasa secara simetris adalah :
EA = EA ∟ 0° Volt
EB = EB ∟ - 120° Volt
(2.5)
EC = EC ∟ - 240° Volt
Gambar 2.11 Urutan fasa ABC.
2.2.2.4.4 Belitan Berlapis Ganda (Double Layer Winding)
Generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur
perkutub perfasa. Gambar 2.9 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar
yang secara umum banyak digunakan. Pada masing -masing alur ada dua sisi lilitan
dan masing-masing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang
tidak terletak kedalam alur biasanya disebut winding overhang, sehingga tidak ada
tegangan dalam winding overhang.
Gambar 2.12 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa.
2.2.2.4.5 Gaya Gerak Listrik Kumparan
Gaya gerak listrik pada kumparan jangkar, dihasilkan dengan frekuensi dan besarnya
tegangan bergantung pada masing -masing fasa.
Apabila :
T = Jumlah lilitan per fasa
dϕ = ϕP dan dt = 60/N detik maka GGL induksi rata-rata per penghantar :
60
sehingga GGL induksi rata-rata per penghantar menjadi :
ϕ
bila ada Z penghantar dalam seri/fasa, maka GGL rata-rata/fasa,
E = 2.f.φ.Z Volt
E = 2.f.φ.(2T) = 4.f.φ.T Volt
maka GGL efektif/fasa,
E = 1,11 × 4.f.φ.T = 4,44 × f .φ.T Volt (2.8)
bila faktor distribusi dan faktor kisar dimasukkan, maka GGL efektif/fasa :
E = 4,44 . Kd. Kp .f .φ . T (Volt) (2.9)
2.2.2.4.6 Generator Tanpa Beban
Apabila sebuah mesin sinkron difungsikan sebagai generator dengan diputar pada
kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan ( If), maka pada kumparan jangkar
stator akan diinduksikan tegangan tanpa beban ( Eo), yaitu sebesar:
Eo = 4,44 .Kd. Kp. f. φm. T Volt
Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, sehingga tidak
terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If). Bila
besarnya arus medan dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik
saturasi (jenuh), seperti diperlihatkan pada gambar 2.11. Kondisi generator tanpa
beban bisa digambarkan rangkaian ekuivalennya seperti diperlihatkan pada gambar
2.11b.
a b
Gambar 2.13. a dan b Kurva dan Rangkaian Ekuivalen Generator Tanpa Beban
2.2.2.4.7 Generator Berbeban
Bila generator diberi beban yang berubah -ubah maka besarnya tegangan terminal V
akan berubah-ubah pula, hal ini disebabkan adanya kerugian tegangan pada :
a. Resistansi Jangkar
Resistansi jangkar/fasa Ra menyebabkan terjadinya kerugian tegangan
jatuh/fasa dan I . Ra yang sefasa dengan arus jangkar.
b. Reaktansi Bocor Jangkar
Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar, sebagian fluks yang terjadi
tidak mengimbas pada jalur yang telah ditentukan, hal seperti ini disebut “fluks
c. Reaksi Jangkar
Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator dibebani
akan menimbulkan fluks jangkar (ΦA) yang berintegrasi dengan fluks yang dihasilkan
pada kumparan medan rotor (ΦF), sehingga akan dihasilkan suatu fluks resultan
sebesar φR=φF+φA.
2.2.2.4.8 Sistem Eksitasi pada Generator Sinkron
Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator
listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat
menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung
pada besar arus eksitasinya. Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses
pembangkitan listrik dan pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator
listrik ini dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu:
2.2.2.4.8.1. Sistem Eksitasi dengan menggunakan sikat ( brush excitation)
Pada Sistem Eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari
generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan
terlebih dahulu den gan menggunakan rectifier.
Jika menggunakan sumber listrik listrik yang berasal dari generator AC atau
menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG) medan magnetnya adalah magnet
permanen. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau
disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan eksiter
utama (main exciter). Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main exciter ke rotor
generator digunakan cicin geser (slip ring) dan sikat arang (carbon brush), demikian
juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter. Gambar 2.12
Gambar 2.14 Sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation).
Prinsip Kerja Sistem Eksitasi dengan Sikat (Brush Excitation) adalah sebagai
berikut: Generator penguat yang pertama, adalah generator arus searah hubungan
shunt yang menghasilkan arus penguat bagi generator penguat kedua. Generator
penguat (exciter) untuk generator sinkron merupakan generator utama yang diambil
dayanya. Pengaturan tegangan pada generator utama dilakukan dengan mengatur
besarnya arus eksitasi (arus penguatan) dengan cara mengatur potensiometer atau
tahanan asut. Potensiometer ini mengatur arus eksitasi generator pertama dan
generator penguat kedua menghasilkan arus eksitasi generator utama. Dengan cara ini
arus eksitasi yang diatur tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus
generator penguat kedua) sehingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu
besar. PMT arus eksitasi generator utama dilengkapi tahanan yang menampung energi
medan magnet generator utama karena jika dilakukan pemutusan arus eksitasi
generator utama harus dibuang ke dalam tahanan. Sekarang banyak generator arus
bolak-balik yang dilengkapi penyearah untuk menghasilkan arus searah yang dapat
digunakan bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah bagi
penguatan generator utama, oleh generator penguat kedua tidak memerlukan slip ring
karena penyearah ikut berputar bersama poros generator. Slip ring digunakan untuk
menyalurkan arus dari generat or penguat pertama ke medan penguat generator
penguat kedua. Nilai arus eksitasi kecil sehingga penggunaan slip ring tidak
menimbulkan masalah. Pengaturan besarnya arus eksitasi generator utama dilakukan
dengan pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan.
Pengaturan tegangan otomatis ini pada awalnya berdasarkan prinsip mekanis, tetapi
sekarang sudah menjadi elektronik menggunakan Automatic Voltage Regulator
2.2.2.4.8.2 Sistem Eksitasi Tanpa Sikat ( Brushless Excitation)
Perkembangan sistem eksitasi pada generator sinkron dengan sistem eksitasi tanpa
sikat, karena sikat dapat menimbulkan loncatan api pada putaran tinggi. Untuk
menghilangkan sikat digunakan dioda berputar yang dipasang pada jangkar. Gambar
2.14 menunjukkan sistem eksitasi tanpa sikat. Penggunaan sikat atau slip ring untuk
menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya
arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relatif kecil. Untuk mengatasi
keterbatasan sikat arang, digunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat
(brushless excitation).
Gambar 2.15 Sistem Eksitasi tanpa sikat ( Brushless Excitation)
Keuntungan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat, antara lain adalah:
1. Energi yang diperlukan untuk eksitasi diperoleh dari poros utama ( main
shaft), sehingga keandalannya tinggi .
2. Biaya perawatan berkurang karena pada sistem eksitasi tanpa sikat tidak
terdapat sikat arang, komutator dan slip ring.
3. Pada sistem eksitasi tanpa sikat tidak terjadi kerusakan isolasi karena
melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang.
4. Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab
semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup .
5. Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat arang, sehingga meningkatkan
6. Pemutus medan generator (generator field breaker), field generator dan bus
exciter atau kabel tidak diperlukan lagi .
7. Biaya pondasi berkurang, sebab ali ran udara dan bus exciter atau kabel tidak
memerlukan pondasi.
Prinsip kerja sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation) adalah sebagai
berikut: Generator penguat pertama disebut pilot exciter dan generator penguat kedua
disebut main exciter (penguat utama). Main exciter adalah generator arus bolak –balik
dengan kutub pada statornya. Rot or menghasilkan arus bolak-balik disearahkan
dengan dioda yang berputar pada poros main exciter (satu poros dengan generator
utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda berputar menjadi arus eksitasi
generator utama. Pilot exciter pada generator arus bolak-balik dengan rotor berupa
kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator.
Tegangan bolak-balik disearahkan oleh penyearah dioda dan menghasilkan
arus searah yang dialirkan ke kutub-kutub magnet yang ada pada stator main exciter.
Besar arus searah yang mengalir ke kutub main exciter diatur oleh pengatur tegangan
otomatis (Automatic Voltage Regulator atau AVR). Besarnya arus eksitasi
berpengaruh pada besarnya arus yang dihasilkan main exciter, maka besarnya arus
main exciter juga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator
utama. Pada sistem Eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul jika terjadi hubung
singkat atau gangguan hubung tanah di rotor dan jika ada sekering lebur dari dioda
berputar yang putus, hal ini harus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar
dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama dan dapat
menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit.
2.2.2.5 Generator Dijadikan Motor Start pada Turbin Gas
Untuk menstart turbin gas diperlukan daya mekanis untuk memutar poros turbin dan
juga poros dari kompresor agar didapat udara bertekanan yang akan dicampur dengan
bahan bakar dalam ruang bakar yang untuk selanjutnya akan dinyalakan agar
menghasilkan gas hasil pembakaran penggerak turbin sehingga akhirnya turbin
Daya mekanis yang diperlukan untuk menstrat turbin bisa berasal dari mesin
diesel yang distart dengan menggunakan baterei aki atau dari motor listrik yang
disediakan khusus untuk strat.
Generator utama memberikan dayanya kepada rel 150 kV. Rel 6,6 kV adalah
rel untuk alat-alat bantu seperti motor penggerak pompa air pendingin dan motor
pengisi air ketel. Rel 400 Volt adalah rel untuk memasok berbagai alat bantu seperti :
1. SEE : Peralatan eksitasi statis yang diperlukan sewaktu strat.
2. SFC : Pengubah frekuensi statis yang diperlukan untuk menstart generator
sebagai motor start.
Pada waktu menstart turbin gas dengan cara menjadikan generator sebagai
motor start, generator tersebut harus dilengkapi dengan komparan asinkron kemudia
distart sebagai motor asinkron. Pada proses start ini, generator tersebut diberi pasokan
400 volt dengan frekuensi rendah yang diatur oleh SFC. Setelah generator ini mulai
berputar sebagai motor asinkron, frekuensinya secara bertahap dinaikkan sehingga
putaran generator terus naik dan apabila sudah mendekati putaran sinkron kemudian
diberi penguatan oleh SEE sehingga generator ini mencapai tegangan untuk paralel
dengan sistem. Kemudian generator tersebut diparalel dengan sistem melalui proses
sinkronisasi. Setelah generator ini paralel dengan sistem, langkah selanjutnya adalah
menghidupkan turbin gas.
2.2.2.5.1 Paralel Generator
Paralel generator dapat diartikan menggabungkan dua buah generatoratau lebih dan
kemudian dioperasikan secara bersama – sama dengan tujuan :
1. Mendapatkan daya yang lebih besar.
2. Untuk effisiensi (Menghemat biaya pemakaian operasional dan Menghemat
biaya pembelian)
3. Untuk memudahkan penentuan kapasitas generator.
4. Untuk menjamin kotinyuitas ketersediaan daya listrik.
Jika kita hendak memparalelkan dua generator atau lebih tentunya kita harus
memperhatikan beberapa persyaratan paralel generator tersebut. Beberapa persyaratan
yang harus dipenuhi adalah :
1. Tegangan kedua generator harus mempunyai amplitudo yang sama.
2. Tegangan kedua generator harus mempunyai frekwensi yang sama, dan
3. Tegangan antar generator harus sefasa.
Dengan persyaratan diatas berlaku apabila :
1. Lebih dari dua generator yang akan kerja paralel.
2. Dua atau lebih sistem yang akan dihubungkan sejajar.
3. Generator atau pusat tenaga listrik yang akan dihubungkan pada sebuah
jaringan.
Metoda sederhana yang dipergunakan untuk mensikronkan dua generator atau lebih
adalah dengan mempergunakan sinkroskop lampu. Yang harus diperhatikan dalam
metoda sederhana ini adalah lampu – lampu indikator harus sanggup menahan dua
kali tegangan antar fasa.
2.3 Konsep Energi Listrik 2.3.1. Energi Listrik
Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Energi
listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:
• Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
• Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
• Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Jika arus listrik mengalir pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka
sumber arus akan mengeluarkan energi pada penghantar yang bergantung pada:
• Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).
• Waktu atau lamanya arus mengalir (t).
Berdasarkan pernyataan di atas, dan karena harga V = R.i, maka persamaan
energi listrik dapat dirumuskan dalam bentuk :
W = V.i.t
= (R.i).i.t
W = i2.R.t (dalam satuan watt-detik)
(2.11)
dan karena i = V/R, maka persamaan energi listrik dapat pula dirumuskan dengan:
W = i2.R.t
= (V/R2.R.t
W = V2.t/R (dalam satuan watt-detik)
(2.12)
Keuntungan menggunakan energi listrik:
a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain.
b. Mudah ditransmisikan.
c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.
Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah
menjadi panas (kalor) pada penghantar. Besar energi listrik yang berubah menjadi
panas (kalor) dapat dirumuskan:
Q = 0,24 V i t……kalori
Q = 0,24 i2 .R t…..kalori
Q = 0,24 V2.t/R….kalori
Jika V, i, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka
panas (kalor) dinyatakan dalam kalori.
Konstanta 0,24 didapat dari percobaan joule, Di dalam percobaannya Joule
menggunakan rangkaian alat yang terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta
penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan pada
penghantar dalam waktu t detik, ternyata kalor yang terjadi karena arus listrik
• Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V)
• Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)
• Waktu selama arus mengalir (t), dan hubungan ketiganya ini dikenal sebagai
"hukum Joule"
Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24
kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah:
Q = 0,24 V.i.t kalori
2.3.2 Daya Listrik
Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang
berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu. Dari definisi ini, maka daya
listrik (P) dapat dirumuskan:
Daya = Energi/waktu
P =W/t
P = V.i.t/t
= V.i
P = i2 R
P = V2/R (dalam satuan volt-ampere, VA) (2.13)
Satuan daya listrik :
a. watt (W) = joule/detik
b. kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W.
Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:
Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan energi
adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).
1 kWh = 36 x 105 joule
Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule
per detik (J/sec). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt (kW).
1 HP = 746 W = 0,746 kW
1kW = 1,34 HP
Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam
satuan Hourse Power (HP)atau (ft)(lb)/(sec).
2.3.3 Frekuensi Sistem Tenaga Listrik
Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga listrik bagi para pelanggan
dengan frekuensi yang praktis konstan. Penyimpangan frekuensi dari nilai nominal
harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Daya aktif mempunyai
hubungan erat dengan nilai frekuensi dalam sistem, sedangkan beban sistem yang
berupa daya aktif maupun daya reaktif selalu berubah sepanjang waktu. Sehubungan
dengan hal ini harus ada penyesuaian antara daya aktif yang dihasilkan dalam sistem
pembangkitan harus disesuaikan dengan beban daya aktif. Penyesuaian daya aktif ini
dilakukan dengan mengatur besarnya kopel penggerak generator.
Menurut hukum Newton ada hubungan antara kopel mekanis penggerak generator
dengan perputaran generator
TG – TB = H x dω/dt m (2.14)
Dimana :
TG = Kopel penggerak generator
TB = Kopel beban yang membebani generator
H = Momen inersia dari generator beserta mesin penggeraknya
ω = kecepatan sudut perputaran generator ,
dimana f = ω/2π
secara mekanis dengan melihat persaman diatas maka :
TG – TB = ∆T < 0 , maka ω < 0 frekuensi turun
dari persamaan di atas terlihat bahwa besarnya frekuensi tergantung dari besarnya
selisih antara kopel generator dengan kopel yg membebani generator, sehingga untuk
mengatur frekuensi dalam sistem tenaga listrik dapat diatur dari dua sisi yaitu sisi
generator maupun sisi beban
Cara pengaturan frekuensi
1. Pengaturan daya aktif ( sisi generator)
2. Load shedding (sisi beban)
3. Pengalihan daya pada saluran
1. Pengaturan daya aktif
Frekuensi pada sistem tenaga listrik dapat diatur dengan melakukan pengaturan daya
aktif yang dihasilkan generator. Pengaturan daya aktif ini erat kaitannya dengan
kenaikan jumlah bahan bakar yang digunakan untuk menaikkan daya aktif. Pada
PLTU adalah berapa laju batu bara yang ditambah untuk dibakar sedangkan pada
PLTA adalah berapa besar debit air yang dinaikkan untuk menggerakkan turbin
sehingga menghasilkan kenaikan daya aktif. Pengaturan bahan bakar ini dilakukan
dengan menggunakan governor. Sehingga pada pengaturan daya aktif ini erat
kaitannya dengan kerja governor pada sistem pembangkit thermal maupun air.
2. Load shedding (pelepasan beban)
Jika terdapat gangguan dalam sistem yang menyebabkan daya tersedia tidak dapat
melayani beban, misalnya karena ada unit pembangkit yang besar jatuh (trip), maka
untuk menghindarkan sistem menjadi collapsed perlu dilakukan pelepasan beban.
Keadaan yang kritis dalam sistem karena jatuhnya unit pembangkit dapat dideteksi
melalui frekuensi sistem yang menurun dengan cepat.
Pada sistem tenaga listrik yang mengalami gangguan karena lepasnya (trip) unit
generator yang besar dapat mengurangi aliran daya aktif yang mengalir ke beban,
sehingga menyebabkan generator-generator yang lain dipaksa bekerja. Jika hal ini
berlangsung terus menerus dapat menyebabkan kerusakan mekanis pada batang kopel
generator karena dipaksa bekerja. Untuk itu diperlukan relay under frequency yang
unit pembangkit besar yang lepas dari sistem. Salah satu cara untuk menaikkan
frekeunsi tersebut adalah dengan melepas beban.
Gambar 2.16 grafik perubahan frekuensi sebagai fungsi waktu dengan adanya
pelepasan beban
Turunnya frekeunsi dapat menurut garis 1 , garis 2, atau garis 3. Makin besar unit
pembangkit yang jatuh (makin besar daya tersedia yang hilang) makin cepat frekeunsi
menurun. Kecepatan menurunnya frekuensi juga bergantung pada besar kecilnya
inersia sistem. Semakin besar inersia sistem, makin kokoh sistemnya, makin lambat
turunnya frekuensi.
Dalam grafik 2.16 dimisalkan bahwa frekuensi menurun menurut garis 2. Setelah
mencapai titik B dilakukan pelepasan beban tingkat pertama oleh under frequency
control relay (UFR) yang bekerja setelah mendeteksi frekuensi sebesar Fb dengan
adanya pelepasan beban tingkat pertama maka penurunan frekuensi berkurang
kecepatannya. Sampai di titik C UFR mendeteksi frekeunsi sebesar Fc dan akan
melakukan pelepasan beban tingkat kedua dst sampai frekeunsi sistem kembali
Gambar 2.17 Grafk turunnya frekuensi sebagai akibat gangguan unit
pembangkit
Gambar 2.18 Grafik naiknya frekuensi setelah adanya pelepasan beban
3.Pengalihan daya pada saluran
Cara lain untuk mengatur frekuensi sistem yaitu dengan mengatur pengiriman daya
aktif pada daerah yang memiliki kerapatan beban yang tinggi.
2.3.4 Faktor Daya
PLN memberikan biaya tambahan bagi kalangan industri berupa beban daya reaktif
bila peralatan listriknya berfaktor daya rendah. Faktor daya yang rendah terjadi karena
daya reaktif yang tinggi. Contoh peralatan yang dapat menimbulkan daya reaktif
Faktor daya nilainya berkisar antara 0 hingga 1. PLN menetapkan faktor daya
harus lebih besar dari 0,85 bagi pelanggan industri agar tidak dibebani biaya
tambahan. Namun, PLN tidak membebankan biaya tambahan tersebut kepada
pelanggan rumah tangga. Tulisan berikut bermaksud mengajak anda mengenal faktor
daya.
Listrik bolak-balik (AC) memiliki dua buah komponen daya, yaitu daya aktif
(P) dan daya reaktif (Q). Daya aktif adalah daya yang dikonsumsi oleh
bermacam-macam peralatan listrik. Daya aktif akrab dikenal dengan satuan watt. Sedangkan
daya reaktif muncul ketika arus listrik menggerakkan suatu peralatan listrik, daya ini
tidak memberi dampak apapun terhadap kerja suatu peralatan. Biasanya, daya reaktif
adalah daya yang membuat peralatan atau mesin menjadi panas. Artinya, daya reaktif
ini terbuang sia-sia.
Resultan antara keduanya disebut sebagai daya nyata (S). Meskipun daya aktif
(P) adalah daya sebenarnya yang dibutuhkan oleh beban, tetapi daya yang harus
dipasok oleh PLN adalah daya nyata (S). Sebagaimana persamaan Pythagoras, besar
daya nyata (S) diperoleh dari, S2 = P2 + Q2.
Gambar 2.19 Faktor Daya
Faktor daya sering disebut cos phi (cos φ). Phi(φ) adalah sudut antara daya
aktif (P) dengan daya nyata (S). Jika perbandingan antara daya aktif (P) dan daya
nyata (S) lebih kecil daripada 0,85 maka PLN akan mengenakan denda. Semakin
rendah faktor daya (kurang dari tetapan cos φ= 0,85), maka semakin besar biaya yang
Gambar berikut ini mengilustrasikan bahwa listrik yang dibangkitkan oleh
generator adalah daya nyata yang terukur dengan satuan kVA. Selanjutnya, ketika
listrik mengoperasikan sebuah peralatan elektronik, daya listrik akan terbagi menjadi
daya aktif (kW) dan daya reaktif (kVAr).
Gambar 2.20 Ilustrasi Munculnya Daya Reaktif
Daya aktif yang dikonsumsi pelanggan dicatat dengan kWh meter. Sementara
itu, untuk mengukur daya reaktif pelanggan industri PLN menggunakan kVARh
meter.
Kerugian Bila Faktor Daya Rendah
Industri yang memiliki faktor daya rendah menyebabkan PLN harus memasok daya
yang lebih besar daripada beban yang seharusnya. PLN akan merugi karena untuk
membangkitkan daya lebih besar mengakibatkan harga beli listrik dari pembangkit
lebih mahal.
Dengan kata lain, bila faktor daya bernilai besar (mendekati 1), maka PLN
hanya perlu memasok daya sesuai kebutuhan beban yang seharusnya. Harga beli
Di pihak pelanggan industri, faktor daya yang rendah membuat daya
tersambung mereka menjadi lebih besar. Dengan demikian, biaya tambahan listrik
akan dibebankan kepada mereka sebagai kompensasi atas kerugian yang dialami PLN.
Meningkatkan Faktor Daya
Daya reaktif (Q) dapat terjadi karena induktansi atau kapasitansi. Induktansi
diakibatkan oleh komponen berbentuk kumparan (misalnya motor listrik atau
transformator step down pada adaptor). Sedangkan kapasitansi diakibatkan oleh
komponen kapasitor.
Jika beban bersifat induktif maka perlu ditambahkan kapasitor, dan jika beban
bersifat kapasitif maka perlu ditambahkan induktor agar daya reaktif (Q) mendekati
nol. Bila daya reaktif mendekati nol artinya besar faktor daya mendekati 1. Namun
perlu diingat, beban tersebut tidak mungkin mengalami faktor daya tepat sebesar 1,
sebab selalu ada daya yang berubah menjadi panas.
Dengan demikian, kunci untuk meningkatkan faktor daya adalah
menambahkan kapasitor pada beban yang bersifat induktif atau menambahkan
induktor pada beban yang bersifat kapasitif. Sebagian besar beban pada industri
bersifat induktif, karena terdapat motor induksi dan transformator. Oleh karenanya,
industri umumnya memasang bank kapasitor atau capacitor bank guna mengeliminasi
daya reaktif (Q).
Besarnya kemampuan kapasitansi yang dimiliki capacitor bank harus
disesuaikan untuk beban induksi. Ukurlah secara tepat daya reaktif semula dan daya
reaktif target. Kapasitas kapasitor yang berlebihan justru membuat beban yang semula
bersifat induktif menjadi kapasitatif. Artinya, daya reaktif tetap tidak mendekati nol.
Meningkatkan faktor daya bukanlah berarti mengefisienkan energi.
Meningkatkan faktor daya hanyalah memastikan daya tersambung sesuai dengan
beban yang dibutuhkan. Maka, bila di luaran sana terdapat alat yang dikatakan
mampu menghemat listrik dengan prinsip kerja memperbesar faktor daya, tentu saja
hal itu bukanlah termasuk menghemat listrik, melainkan upaya menghemat biaya
listrik sebab menghindari munculnya biaya beban tambahan.
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan
dan diserap oleh beban semuanya seimbang, Ppembangkitan = Ppemakain, dan juga
pada tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1
fase yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan
yang lainnya mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik
mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
Gambar 2.21 sistem 3 fase.
Gambar 3.2 menunjukkan fasor diagram dari tegangan fase. Bila fasor-fasor tegangan
tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah berlawanan jarum jam
(arah positif), maka nilai maksimum positif dari fase terjadi berturut-turut untuk fase
V1, V2 dan V3. sistem 3 fase ini dikenal sebagai sistem yang mempunyai urutan fasa a
– b – c . sistem tegangan 3 fase dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fase.
2.4.1 Hubungan Bintang (Y, wye)
Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu
dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga
terminal a – b – c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan
tegangan tiap terminal terhadap titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan
“fase” atau Vf. Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase
dihitung terhadap saluran atau titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase
yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).
Vline = akar 3 Vfase = 1,73Vfase
(2.15)
Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase mempunyai nilai yang
sama,
ILine = Ifase
Ia = Ib = Ic
Maka daya pada generator dapat dihitung dengan persamaan :
PT = 3.Vf.If.cos θ
(2.16)
Setelah dilakukan pengukuran dan pengambilan data, dapat dilihat terdapat
perbedaan besar nilai dari masing-masing tegangan dan arus pada setiap fasa.
Sehingga untuk menghitung besar daya dari keluaran generator maka dapat dihitung
dengan menghitung masing-masing fasa terlebih dahulu atau dengan persamaan :
Pf = Vf.If.cos θ
(2.17)
2.4.2 Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga
Gambar 2.23 Hubungan Segitiga (delta, Δ, D).
Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung
antar fase, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude
yang sama, maka:
Vline = Vfase
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut
dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifase = 1,73Ifase (2.18)
2.4.3 Daya pada Sistem 3 Fase
2.4.3.1. Daya sistem 3 fase Pada Beban yang Seimbang
Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh
beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem
yang seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada
