Studi Pembangkit Pada Sistem Pembangkit

(1)

Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung

Studi Pembangkit Pada Sistem Pembangkit Listrik Tenaga

Biomassa Pada PT Listrindo Kencana 1 x 6 MWe

Dedisukma

Jurusan Teknik Elektro FT UBB

Abstrak

Penelitian ini bersifat deskriptif yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh beban listrik terpakai terhadap arus eksitasi pada generator sinkron 6 megawatt pada PT. Listrindo Kencana serta mengetahui bagaiaman sistem penggerak mula pada generator 6 megawatt yang digunakan. Berdasarkan data yang didapat bahwa dengan terjadinya penurunan daya yang dihasilkan oleh generator dengan besar arus eksitasi yang sama maka cos phi yang diturunkan, begitu juga sebaliknya jika terjadi kenaikan beban dan daya yang bertambah maka nilai arus eksitasi dapat diperbesar dengan nilai cos phi yang besar ataupun rendah karena perubahan tegangan dipengaruhi selain oleh faktor kerja juga oleh besarnya arus jangkar sehingga perubahan arus jangkar dilakukan dengan mengubah faktor kerja.

Kata Kunci

: beban generator, sistem eksitasi, faktor kerja

Latar Belakang

Listrik merupakan salah satu kebutuhan utama kehidupan modern

dan ketersediaannya dalam jumlah dan mutu yang cukup, menjadi syarat bagi suatu masyarakat yang memiliki taraf kehidupan yang baik dan perkembangan industri yang maju. Kebutuhan masyarakat akan energi listrik sudah mencapai taraf

adictif (ketergantungan), sehingga bisa dikatakan listrik juga termasuk kebutuhan primer manusia selain

(2)

Bagian Statistik Perkebunan Indonesia 2009-2011 yaitu Jumlah Produksi Perkebunan Kelapa sawit di Bangka Belitung cenderung meningkat Perkebunan Swasta tahun 2009 Sebesar 462.318 Ton dan 473.414 Ton. Kencana Agri Site Tempilang merupakan sebuah perusahaan yang bergerak dibidang produksi minyak kelapa sawit, minyak yang dihasilkan bukan berupa barang jadi tetapi barang setengah jadi. Perusahaan ini bertempat di Desa Tempilang, Kecamatan Tempilang, Kabupaten Bangka Barat Provinsi Kepulauan Bangka Belitung. Pada PT Sawindo Kencana memiliki Pembangkit Listrik Tenaga Uap sendiri dengan kapasitas 1250 kW dan 2160 kW sedangkan pada PT Listrindo Kencana memiliki kapasitas 6000 kW dimana pembangkit ini yang pertama kalinya di Bangka yang mensuplai dayanya kepada PLN untuk kepentingan warga penduduk sekitar. Pengembangan energi terbarukan tenaga listrik ramah lingkungan ini untuk mendukung ketersediaan listrik di Bangka Belitung seiring bertambahnya kepadatan penduduk dan supply listrik yang terbatas.

DASAR TEORI

2.1 Generator Sinkron

Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk mekanik ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator sinkron (altenator) merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang digerakkan oleh penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik diperoleh dari proses dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya.

2.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron

Adapun prinsip kerja dari suatu generator sinkron adalah

(3)

b. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.

2.2 Reaksi Jangkar Generator Sinkron

Saat generator sinkron bekerja pada beban nol tidak ada arus yang mengalir melalui kumparan jangkar (stator), sehingga yang ada pada celah udara hanya fluksi arus medan rotor. Namun jika generator sinkron diberi beban, arus jangkar Ia akan mengalir dan membentuk fluksi jangkar. Fluksi jangkar ini kemudian mempengaruhi fluksi arus medan dan akhirnya menyebabkan berubahnya harga tegangan terminal generator sinkron. Reaksi ini kemudian dikenal sebagai reaksi jangkar seperti pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Model Reaksi Jangkar

2.3 Efek Perubahan Beban Pada Generator

(4)

diperlihatkan diagram fasor untuk penambahan beban dengan faktor daya tertinggal, faktor daya satu, dan faktor daya terdahulu, dimana Vt' adalah tegangan terminal setelah beban dengan faktor daya yang sama ditambahkan, dan Vt menyatakan tegangan terminal pada saat awal.

Gambar 2.2 a Beban Induktif

Gambar 2.2 b Beban Resistif

Gambar 2.2 c Beban Kapasitif Gambar 2.2 Perubahan Fasor Untuk

Berbagai Beban yang Berubah

Terlihat bahwa untuk beban induktif, pertambahan beban akan mengurangi tegangan terminal akan mengecil. Begitu juga jika beban resistif ditambahkan maka tegangan terminal juga akan mengecil. Jika beban

kapasitif ditambahkan, maka tegangan terminal cenderung membesar. Pada kondisi normal, untuk menjaga tegangan terminal agar tetap konstan meskipun beban berubah maka dapat dilakukan dengan mengatur nilai Ea, karena Ea=K.∅.�_{, maka Ea dapat}

dijaga konstan dengan mengatur nilai fluksi. Nilai fluksi tentu dipengaruhi oleh arus medan If. bertambahnya If akan menambah fluksi, begitu juga sebaliknya. Beban yang dilayani generator selalu berubah-ubah. Selain besarnya juga faktor dayanya, ini menuntut penentuan arus eksitasi yang sesuai dengan faktor dayanya untuk menghasilkan tegangan terminal generator yang stabil.

Dapat disimpulkan untuk generator yang bekerja sendiri:

1. Daya yang disuplai generator sesuai kebutuhan beban.

2. Pengaturan governor pada generator akan mempengaruhi frekuensi daya yang dihasilkan. 3. Pengaturan arus medan akan

(5)

hari pada bulan agustus

HASIL DAN PEMBAHASAN

Parameter yang dibutuhkan merupakan data kecepatan generator (rpm), frekuensi, arus eksitasi, daya yang dihasilkan oleh generator, tegangan terminal generator, cos phi pada generator 6 Megawatt pada PT Listrindo Kencana dan data yang akan dianalisa adalah sebagai berikut: 1. Rata-rata kecepatan putar (rpm) dan

frekuensi generator

2. Rata-rata tegangan pada terminal generator

3. Pengaruh daya output pada generator 6 megawatt terhadap arus eksitasi (ampere) dan cos phi.

4.1 Perubahan Kecepatan dan Frekuensi Generator

Perubahaan Kecepatan (rpm) Pada Generator

Perubahan kecepatan (rpm) generator diakibatkan oleh beban yang ditanggung pada generator yang berubah-ubah sehingga terjadi kenaikan dan penurunan rpm generator dengan perubahan kecepatan (rpm) generator maka nilai frekuensi juga akan ikut menurun. Tertera pada gambar 4.1

Gambar 4.1 Perubahan RPM Generator /Hari

Pada gambar 4.1 terlihat pada hari kamis tanggal 2 sampai hari jumat tanggal 3 agustus , rata-rata besar kecepatan generator yang paling tinggi dan sampai pada tanggal 5 agustus terjadi penurunan kecepatan (rpm) pada generator. Terjadi penurunan kecepatan generator yang cukup terlihat besar pada tanggal 7 sampai 8 agustus dengan nilai 15 rpm, dan seterusnya terjadi perubahan yang tidak konstan sampai hari rabu tanggal 15 agustus.

Perubahan Frekuensi Pada Generator

(6)

kecepatan generator menurun maka frekuensi yang timbul pada genrator akan ikut menurun. yang mempengaruhi frekuensi pada generator yaitu kecepatan putar pada rotor yang memiliki medan magnet yang timbul karena adanya arus yang mengalir pada kumparan rotor yang diinduksikan pada kumparan jangkar. Perubahan frekuensi terlihat pada gambar 4.2

Gambar 4.2 Perubahan Frekuensi/ Hari

Dari grafik diatas bahwa frekuensi tertinggi pada generator yaitu pada hari kamis tanggal 2 sama halnya dengan kecepatan maksimum generator yang terjadi pada hari yang sama, demikian juga dengan frekuensi terendah terjadi pada hari rabu tanggal 8 agustus, dengan standar frekuensi yang digunakan sebesar 50 hertz, perubahan frekuensi selama masih dalam toleransi tidak terjadi

kecelakaan yang fatal baik pada jaringan sitem tenaga maupun pada generator itu sendiri.

Perubahan Tegangan Terminal Pada Generator

Perubahan beban pada generator membuat tegangan terminal dapat berubah karena dengan bertambahnya beban pada suatu generator membuat putaran generator semakin lambat namun untuk mengantisipasi putaran generator yang mempengaruhi frekuensi menjadi menurun sampai batas yang diizinkan maka dibutuhkan arus eksitasi yang diperbesar. Agar tegangan tetap konstan maka dibutuhkan arus eksitasi yang diperbesar untuk mendapatkan nilai tegangan tetap walaupun dalam gambar 4.3 tegangannya tidak konstan

Gambar 4.3 Perubahan Tegangan Terminal Pada Generator

49,65

hari pada bulan agustus

5,55

(7)

Dari gambar 4.3 terlihat bahwa pada hari kamis tanggal 2 sampai dengan hari selasa tanggal 7 agustus tegangan berubah tetapi tidak terlalu signifikan, namun pada saat hari rabu tanggal 8 sampai hari jumat tanggal 10 agustus terjadi penurunan tegangan yang cukup besar yaitu sebesar 0,13 kV dan terjadi tegangan tertinggi sebesar 5,77 kV pada hari sabtu tanggal 11 agustus.

Pengaruh Perubahan Daya Terhadap Arus Eksitasi Pada Generator 6 Megawatt

Perubahan daya pada generator diakibatkan semakin besar/kecilnya beban yang terpasang pada generator tersebut sehingga dibutuhkan pembesaran arus eksitasi untuk mengimbangi medan elektromagnetik yang timbul pada kumparan stator, hal ini merupakan salah satu penyebab penurunan kecepatan pada generator tersebut. Pada generator sinkron umumnya memiliki alat yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan output pada terminal generator agar mendapatkan nilai yang konstan sehingga sebesar apapun daya yang terpasang pada generator (masih dalam kapasitas generator) daya pada

generator dapat mencapai maksimum yaitu Automatic Voltage Regulator (AVR) dengan memperbesar atau mengecilkan arus eksitasi untuk mendapatkan tegangan yang stabil. Pada gambar 4.4 di bawah akan terlihat terjadi perubahan arus eksitasi yang diakibatkan oleh perubahan daya yang dihasilkan yang dipengaruhi oleh beban pada hari rabu tanggal 15 agustus 2012.

Gambar 4.4Pengaruh Perubahan Daya Terhadap Arus Eksitasi Pada Generator 6

Megawatt PT Listrindo Kencana

Pada gambar 4.4 bahwa tegangan yang timbul pada terminal generator tetap konstan, walaupun ada perubahan namun tidak signifikan, dikarenakan arus eksitasi dan cos phi dapat mempengaruhi tegangan output pada generator sesuai dengan perubahan daya yang dihasilkan, pada jam 07.00

– 08.00 terjadi penurunan daya yang dihasilkan akibat beban yang berkurang dengan nilai daya 1600 menjadi 900 kilo watt dengan nilai

1600

900 _8002500

0,97 0,74 0,730,88 0,97

(8)

arus eksitasi yang tetap, namun nilai cos phi menurun dan tidak banyak perubahan daya sampai pukul 17.00. Pada saat beban puncak terjadi pada pukul 18.00 – 21.00 terjadi kenaikan daya dari 800 kW menjadi 2500 kW, peningkatan arus eksitasi hanya terjadi pada pukul 17.00-18.00 saja selanjutnya tidak banyak peningkatan namun nilai cos phi yang dihasilkan semakin meningkat.

PENUTUP

Kesimpulan

1. Tegangan pada terminal generator dan frekuensi sangat dipengaruhi oleh kecepatan (RPM) itu sendiri, namun perubahan kecepatan ini diakibatkan beban yang tanggung oleh generator tersebut. Semakin besar beban yang ditanggung maka makin besar medan jangkar yang dihasilkan sehingga terjadi penurunan kecepatan akibat medan pada rotor yang kecil. untuk mengantisipasi drop speed dan over speed maka arus eksitasi yang harus diperbesar.

2. Bahwa dengan terjadinya penurunan daya yang dihasilkan oleh generator dengan besar arus

eksitasi yang sama maka cos phi yang diturunkan, begitu juga sebaliknya jika terjadi kenaikan beban dan daya yang bertambah maka nilai arus eksitasi dapat diperbesar dengan nilai cos phi yang besar ataupun rendah karena perubahan tegangan dipengaruhi selain oleh faktor kerja juga oleh besarnya arus jangkar sehingga perubahan arus jangkar dilakukan dengan mengubah faktor kerja.

Saran

(9)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, Data PT Listrindo Kencana,

Electricity Generator 6 MW,

Tempilang. 2012

Astuti, Budi. 2011. Pengantar Teknik Elektro, edisi pertama, Yogyakarta: Graha Ilmu.

Petruzella, D,F. 2001. Elektronik Industri, edisi pertama, Yogyakarta: ANDI.

Stevenson, W.D. 1983. Analisis Sistem Tenaga Listrik, edisi keempat, Jakarta: Erlangga.