1
LAPORAN KERJA PRAKTEK
“PENGUJIAN DAN PENYETELAN RELE OVERVOLTAGE SERTA
ANALISA KEGAGALAN RELE PROTEKSI”
DI PT. INDONESIA POWER SUB UNIT PLTA PB SOEDIRMAN
Disusun oleh :
MOHAMMAD REZA RAJASA 06/199305/NT/11542
PROGRAM DIPLOMA TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Kerja Praktek Pada
PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Mrica, Banjarnegara Unit PLTA Panglima Besar Soedirman
Diajukan untuk memenuhi persyaratan akademis Pada
Program Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Mohammad Reza Rajasa
06/199305/NT/11542
Mengetahui Menyetujui
Ketua Program Dosen Pembimbing
Diploma Teknik Elektro
Ir. Lukman Subekti MT. Ir. Lukman Subekti MT.
3
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Kerja Praktek Pada
PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Mrica, Banjarnegara Unit PLTA Panglima Besar Soedirman
Diajukan untuk memenuhi persyaratan akademis Pada
Program Diploma III Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Gadjah Mada
Mohammad Reza Rajasa
06/199305/NT/11542
6
PRA KATA
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas
segala rahmat dan karunia-Nya, kami dapat menyelesaikan laporan kerja praktik yang kami laksanakan di PT. Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Mrica. Laporan ini disusun untuk memenuhi persyaratan kelulusan kami dalam menempuh pendidikan pada Program Diploma Teknik Elektro, Fakultas Teknik, UGM.
Mulai pengumpulan data, pengamatan masalah sampai dengan
penyelasaian laporan ini, kami telah mendapatkan bantuan-bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu kami tidak lupa mengucapkan banyak terima kasih kepada pihak-pihak sebagai berikut :
1. Bapak Ir. Lukman Subekti MT. yang sudah mau meluangkan waktunya untuk membantu dan memeriksa laporan kerja praktek kami,
2. Bapak Agus A. Supriyadi A.Md selaku pembimbing kami di lapangan, yang telah banyak memberikan ilmu-ilmu yang bermanfaat bagi kami, 3. Bapak Tohidin, Bapak Sitorus yang telah mau berbagi ilmu dan
pengalaman kepada kami, sehingga kami dapat melaksanakan kerja praktik dengan lancar,
4. Semua pegawai dan staf yang bekerja di UBP Mrica, yang tidak dapat kami sebutkan namanya satu persatu,
5. Semua pegawai dan staf akademik Diploma 3 Teknik Elektro yang telah membantu kami,
7
6. Kedua orang tua kami yang tidak henti-hentinya memberikan dukungan, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan kerja praktek ini dengan baik, 7. Semua teman-teman kelas B angkatan 2006, terima kasih untuk semua
dukungannya.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa memberikan rahmat dan
karunia-Nya kepada semua pihak yang telah memberikan segala bantuan tersebut di atas. Laporan kerja praktek ini tentu saja masih jauh dari sempurna, sehingga kami dengan senang hati menerima kritik demi perbaikan.
Yogyakarta, 10 September 2008
8
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……….. i LEMBAR PENGESAHAN……….……… ii SURAT TUGAS………... iv SURAT SELESAI……… v PRA KATA……….………. viDAFTAR ISI……… viii
DAFTAR GAMBAR………... xi
DAFTAR TABEL……… xii
BAB I PENDAHULUAN……… 1
1.1 Latar Belakang………... 1
1.2 Batasan Masalah……….………... 2
1.3 Maksud dan Tujuan………....2
1.3.1 Manfaat Bagi Mahasiswa…..………..…..…. 3
1.3.2 Manfaat Bagi Universitas……..……….... 3
1.3.3 Manfaat Bagi Perusahaan…..………..….. 4
1.4 Tempat dan Waktu Pelaksanaan Kerja Praktek………. 4
1.5 Metode Kerja Praktek……… 4
1.6 Sistematika Penulisan Laporan……….. 5
BAB II TINJAUAN UMUM……… 7
2.1 Penjelasan Umum PLTA PB Soedirman…..………. 7
2.2 Sejarah Perkembangan PLTA PB Soedirman………7
9
2.4 Manajemen HRD dan Diklat………... 11
2.4.1 Misi dan Kondisi Perusahaan………..………...…………... 12
2.4.2 Peran Serta dalam Pencapaian Misi Perusahaan…...………..….. 12
2.4.3 Peningkatan Pengetahuan dan Keterampilan…...………….…… 12
2.4.4 Pengaruh Terhadap Perusahaan...………..…… 13
2.5 Keselamatan Kerja….……….. 14
2.6 Alat Pelindung Diri………….………..………... 16
2.7 Usaha Pelestarian Waduk…....………..………... 18
2.8 Pemantauan Hidrologi, Geoteknik dan Sedimentasi………..…….. 18
2.9 Dampak Lingkungan……… 19
BAB III SISTEM TENAGA LISTRIK………... 21
3.1 Dasar Teori……….…..……… 21
3.1.1 Subsistem Pembangkitan………...……….... 22
3.1.2 Subsistem Transmisi...………...………..…. 23
3.1.3 Subsistem Distribusi………..………...………..……... 25
3.1.4 Pengamanan Sistem Daya….………...…... 26
3.1.5 Sistem Darurat………..…………...…….. 29
3.2 Generator………..………..…….. 30
3.2.1 Generator Sinkron………...……..………… 31
3.2.2 Prinsip Kerja Generator……….……… 31
3.2.3 Bagian dan Konstruksi Generator……….…… 32
3.2.4 Pengaturan Tegangan Otomatis………. 34
3.3 Rele-Rele ……….… 35
10
A. Prinsip Kerja……….... 41
B. Data Teknis Rele Tegangan Lebih………... 41
3.3.2 Rele Differensial……….……… 43
A. Prinsip Kerja……….... 44
B. Daftar Teknis Rele Differensial Terpasang………... 45
C. Line Diagram Rele Differensial……….………. 46
BAB IV PENGUJIAN dan PENYETELAN RELE OVERVOLTAGE SERTA ANALISA KEGAGALAN RELE PROTEKSI ……… 47
4.1 Pengujian Rele Overvoltage... 47
4.2 Analisa Kegagalan Rele Proteksi... 50
4.3 Kemungkinan Gangguan Pada sistem Proteksi dan Cara Menanggulanginya... 55 BAB V PENUTUP... 57 5.1 Kesimpulan... 57 5.2 Saran... 57 DAFTAR PUSTAKA... 59 LAMPIRAN... 60
11
DAFTAR GAMBAR
2.1 PLTA PB Soedirman…..……….. 10
3.1 Ilustrasi sistem tenaga listrik dari pembangkitan ke konsumen akhir……….. 21
3.2 Diagram sistem tenaga listrik………... 22
3.3 Ilustrasi PLTA……….. 23
3.4 Ilustrasi sistem transmisi……….……. 24
3.5 Ilustrasi sistem distribusi……….. 26
3.6 Ilustrasi saluran ke rumah………. 26
3.7 Peredam Busur Api dengan media keramik………. 29
3.8 Generator pembangkit listrik tenaga air………... 31
3.9 Rele Overvoltage ABB (ASEA BROWN BOVERI)……...……… 37
3.10 Line diagram rele overvoltage………..……… 41
3.11 Rele Differensial SIEMENS……… 43
3.12 Diagram rele differensial “Diferensial dasar (Tidak ada gangguan pada beban)”……….……… 44
3.13 Diagram Rele differensial “Diferensial dasar (Ada gangguan pada beban)”………. 44
3.14 Line diagram rele differensial………... 46
4.1 Salah satu Transformator Arus di PLTA PB Soedirman…………. 52
12
DAFTAR TABEL
4.1 Hasil pengujian pada saat 20 volt... 47 4.2 Hasil pengujian pada saat 115 volt... 48
13
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Daerah aliran sungai Serayu merupakan daerah yang subur dan dianugerahi curah hujan yang tinggi. Sungai Serayu tidak pernah kering sepanjang tahun. Dalam memenuhi kebutuhan listrik yang semakin meningkat, pemerintah menentukan kebijaksanaan penghematan penggunaan bahan bakar minyak. Pemanfaatan potensi tenaga air sebagai sumber tenaga listrik primer disamping usaha konversi air, maka dibangun Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) Panglima Besar Soedirman oleh PLN Proyek Induk Pembangkit Hidro Jawa Tengah. Setelah proyek selesai, pengoperasiannya diserahkan kepada PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat Sektor Mrica.
PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat Sektor Mrica dibentuk atas dasar Surat Keputusan Direksi PLN No. 166/DIR/85 tanggal 14 November 1985, adalah unit dibawah PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa Bagian Barat dan sejak Oktober 1995 berubah menjadi PT. PLN Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa – Bali I Sektor Mrica dan diserahi tugas sebagai berikut :
1. Menyelenggarakan pembangkitan listrik berdasarkan kebijaksanaan yang diambil oleh PT. PLN Pembangkitan Tenaga Listrik Jawa – Bali I Sektor Mrica.
2. Mengoperasikan dan memelihara instalasi / peralatan beserta alat bantunya sesuai dengan prosedur.
14
3. Menyelenggarakan tata usaha untuk membantu kelancaran administrasi perusahaan.
Adapun pemanfaatan proyek PLTA PB Soedirman adalah sebagai berikut :
1. Untuk menghasilkan tenaga listrik yang murah dan bebas polusi sebesar 580.000.000 kWh per tahun.
2. Dapat menghemat bahan bakar sebesar 290.000 ton per tahun.
3. Karena lokasi bendungan PLTA PB Soedirman berada di pedalaman, maka akan membantu program pemerintah antara lain berupa :
- Menunjang suksesnya listrik masuk desa
- Pemerataan pembangunan sampai ke pelosok desa
4. Mengurangi bahaya yang yang ditimbulkan apabila terjadi banjir. 5. Menambah keandalan penyediaan air irigasi dan daerah irigasi. 6. Untuk membuat daerah perikanan darat.
7. Konversi air dan perbaikan lingkungan hidup. 8. Menambah daerah wisata.
1.2 Batasan Masalah
Agar kerja praktek dapat berjalan secara efektif dan dipahami secara mendalam maka permasalahan yang diamati dibatasi hanya pada apa dan bagaimana cara kerja dari Rele Overvoltage dan Rele Differensial.
1.3 Maksud dan Tu juan
Tujuan dalam melaksanakan kerja praktek dan penulisan laporan ini adalah :
15
1. Menjadi salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma III.
2. Meningkatkan pengetahuan praktis tentang aplikasi teori yang dipelajari di kampus terutama mengenai instalasi listrik, atau control untuk pengendali mesin yang ada di industri.
3. Mempelajari bagaimana memilih suatu peralatan listrik dan melakukan perbaikannya.
4. Mempelajari bagaiamana dan kapan waktu pemeliharaan mesin-mesin pembangkit yang ada dipembangkit Mrica.
1.3.1 Manfaat B agi Mahasiswa
Beberapa manfaat yang dapat diperoleh mahasiswa praktikan dapat disebutkan sebagai berikut:
a. Sebagai bahan pertimbangan antara teori yang di peroleh dari perkuliahan dengan praktek di lapangan.
b. Menambah pengetahuan dan pengalaman kerja.
c. Memperluas wawasan mengenai lapangan kerja serta kendala dan masalah yang akan dihadapi nantinya.
1.3.2 Manfaat B agi Universi tas
Beberapa manfaat yang dapat diambil pihak universitas dari program kerja praktek mahasiswa antara lain:
16
2. Mengetahui kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan ilmu yang diperoleh dari bangku perkuliahan.
3. Menguji mahasiswa pada saat karya tulis diseminarkan.
1.3.3 Manfaat Bagi Perusahaan
Beberapa manfaat yang dapat diambil pihak perusahaan dari program kerja praktek mahasiswa antara lain:
a. Sebagai pengabdian kepada masyarakat dalam bidang pendidikan. b. Memperoleh kritik dan saran yang bermanfaat dari mahasiswa untuk
kemajuan bagi perusahaan.
1.4 Tempat Dan Waktu Pelaksanaan Kerja Praktek
Kerja praktek dilaksanakan PT. INDONESIA POWER PANGLIMA
BESAR SUDIRMAN JI. Raya Banyumas Km. 8 Banjarnegara, Indonesiaselama
dua bulan sejak tanggal 01 Juli s/d 29 Agustus 2008. Kegiatan kerja praktek mengikuti jadwal kerja karyawan PT. INDONESIA POWER PANGLIMA BESAR SUDIRMAN yaitu lima hari kerja dari hari senin hingga hari jumat dan hari sabtu-minggu libur.
1.5 Metode Kerja Praktek
Beberapa hal yang menyangkut metode yang digunakan mahasiswa praktikan dalam melaksanakan seluruh aktivitas kerja praktek, yaitu secara ringkas dapat dipaparkan sebagai berikut:
17
1. Su rvei
Untuk mendapatkan data yang akurat, perlu mengajukan pertanyaan pada berbagai pihak yang dapat memberikan keterangan terhadap masalah yang hadapi.
2. Observasi
Mengadakan pengamatan serta meneliti secara langsung obyek yang dihadapi pada waktu kerja praktek.
1.6 Sistematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan pembahasan dalam laporan kerja praktek ini, maka laporan disusun berdasarkan sistematika sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan
Pendahuluan menjelaskan latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan kerja praktek, tempat dan waktu pelaksanaan kerja praktek, metode kerja praktek, sistematika penulisan laporan.
BAB II Gambaran Umum Perusahaan
Pada bab ini menjelaskan sejarah singkat berdirinya perusahaan, lokasi perusahaan, struktur organisasi perusahaan.
BAB III Landasan Teori
Pada bab ini menjelaskan mengenai sistem ketenegalistrikan secara umum, generator dan prinsip kerja Rele Overvoltage dan Rele Differensial.
18
BAB IV PENGUJIAN dan PENYETELAN RELE OVERVOLTAGE SERTA ANALISA KEGAGALAN RELE PROTEKSI
Pada bab ini membahas analisa sistem proteksi berupa, pengujian dan penyetelan rele overvoltage serta penanggulangan dampak akibat kegagalan kerja sistem proteksi tersebut.
BAB V Penutup
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran tentang pelaksanaan kerja praktek.
19
BAB II
TINJAUAN UMUM
2.1 Penjelasan Umum PLTA PB Soedirman
PLTA PB Soedirman terletak di hulu sungai Serayu dan termasuk wilayah Kabupaten Banjarnegara, Provinsi Jawa Tengah, kurang lebih delapan kilometer sebelah barat Kota Banjarnegara. PLTA PB Soedirman adalah salah satu diantara PLTA yang ada di sungai Serayu yang dibangun guna menunjang akan kebutuhan lisrik di pulau Jawa dan Bali serta Jawa Tengah khususnya.
Pada tanggal 23 Maret 1989 telah diresmikan berfungsinya PB Soedirman oleh Presiden RI Soeharto. Dari ketiga unit pembangkit dapat beroperasi dengan kapasitas penuh sebesar 3 x 60 MW dan membangkitkan energi listrik rata-rata sebesar 580.000.000 kWh per tahun menurut perencanaan. Tenaga listrik yang dihasilkan tersebut disalurkan melalui Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV. Ke arah barat melalui Gardu Induk Rawalo sepanjang 56 km dan ke arah timur melalui Gardu Induk Wonosobo sepanjang 30 km, yang kemudian menunjang sistem jaringan interkoneksi se-Jawa Bali melalui gardu induk 150 / 500 kV di Ungaran. PLTA PB Soedirman mampu start sendiri (Black Start) pada saat sistem kelistrikan se-Jawa Bali padam total.
2.2 Sejarah Perkembangan PLTA Soedirman
Indonesia merupakan Negara yang memiliki sungai-sungai yang potensial untuk dikembangkan sebagai pembangkit tenaga listrik. Hal ini adalah salah satu
20
modal yang mendukung lancarnya program pembangunan. Sebagai negara yang sedang berkembang, tersedianya tenaga listrik yang memadai merupakan sumbangan yang besar bagi terciptanya masyarakat yang adil dan makmur. Untuk itu pada tahun 1971, Indonesia menerima bantuan dari Australia untuk mengembangkan sumber-sumber air sebagai pembangkit tenaga listrik.
Dari hasil studi yang dihasilkan SNOWY MOUNTAINS ENGINEERING
COOPERATION (SMEC) tahun 1972 diusulkan Maung dan Mrica untuk PLTA.
Sebagai kelanjutannya maka pada tahun 1974 diadakan studi kelayakan pada aliran sungai Serayu di Kabupaten Banjarnegara. Pada tahun 1978-1980 disusun perencanaan detail desain oleh TECNOPROMEXPORT dari Uni Soviet. Tanggal 15 Mei 1982 dilakukan penandatanganan kontrak kerja PLN dengan SABCON
(Scansa Comentguteriet, Asea AB, Sweden Balfour Beaty Construction LTD.).
Sebagai konsultan perencana adalah Sweco AB dari Swedia dan ENGINEERING
and DEVELOPMENT CONSULTANT dari Inggris. Rancang ulang hasil
perencanaan dilakukan oleh Wiratman dan asisten konsultan pengawas adalah Sir William Halcrow and Parnerts dari Inggris.
Secara garis besar, pembangunan PLTA dibagi menjadi tiga tahap bidang pekerjaan, yaitu :
1. Bidang pembangunan prasarana seperti: jalan hantar, jaringan listrik dan air.
2. Bidang pekerjaan sipil seperti: pembangunan bendungan, bangunan pelimpah, terowongan pengelak dan gedung sentral.
3. Bidang pekerjaan listrik dan mekanis seperti: pemasangan turbin, generator, transformator dan instalasi serta perlengkapannya.
21
Secara kronologis peristiwa penting selama pembangunannya adalah sebagai berikut:
1974 : feasibility study
1978 – 1980 : detail design
1978 : tahap awal pekerjaan prasarana
15 Mei 1982 : penandatanganan kontrak kerja antara PLN
dengan SABCON
9 Agustus 1982 : peresmian dimulainya pekerjaan PLTA oleh
Menteri Pertambangan dan Energi Soebroto
Desember 1982 : masa konstruksi
Maret 1983 : penjadwalan kembali oleh pemerintah
30 Mei 1984 : peresmian dimulainya kembali proyek PLTA oleh
Menteri Pertambangan dan Energi Soebroto
2 Mei 1986 : pengalihan aliran sungai Serayu melalui
terowongan pengelak oleh Menteri Pertambangan dan Energi Soebroto
26 Februari 1987 : peletakan batu abadi oleh Presiden Soeharto
16 April 1988 : penutupan terowongan pengelak oleh Menteri Per-
tambangan dan Energi Ginandjar Kartasasmira
September 1988 : waduk mulai terisi penuh
21 November 1988 : mulai beroperasinya pembangkit Unit I sebe-
sar 60 MW
26 November 1988 : peresmian mulai beroperasinya unit pertama
22
20 Januari 1989 : mulai beroperasinya unit kedua sebesar 60
MW
23 Maret 1989 : peresmian mulai berfungsinya PLTA PB Soedir-
man oleh Presiden Soeharto
2.3 Struktur Organisasi Perusahaan
Unit Bisnis Pembangkitan (UBP) Mrica merupakan salah satu dari 8 unit pembangkitan yang dimiliki oleh PT. Indonesia Power yang terletak di Jawa Tengah. UBP Mrica merupakan pembangkit listrik bertenaga air atau lebih dikenal dengan Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA). UBP Mrica merupakan salah satu unit yang berada dibawah PT. Indonesia Power yang dibentuk untuk mengelola pembangkitan yang diantaranya adalah PLTA PB Soedirman.
23
Tugas pokok yang dibebankan pada UBP Mrica adalah :
1. Menyelenggarakan pembangkitan tenaga listrik berdasarkan
kebijaksanaan yang diambil oleh PT. Indonesia Power.
2. Mengoperasikan dan memelihara instalasi / peralatan beserta alat bantunya sesuai dengan prosedur
3. Menyelenggarakan tata usaha untuk membantu kelancaran administrasi perusahaan.
2.4 Manajemen HRD dan Diklat
Disamping pengusaan terhadap pengetahuan dan keterampilan yang dibutuhkan untuk melaksanakan pekerjaannya, seorang pegawai hendaknya mempunyai sikap hubungan kebanggaan terhadap pekerjaan dan perusahaan, dengan hadirnya sikap ini di dalam diri setiap pegawai akan memupuk tumbuhnya sikap positif yang lain yang bermanfaat, baik bagi pegawai sendiri maupun perusahaan yang secara langsung akan mempengaruhi keberhasilan di dalam menjalankan fungsi-fungsinya menuju pencapaian tujuan.
Timbulnya perasaan bangga seorang pegawai terhadap pekerjaannya dipengaruhi oleh hal-hal berikut :
- Pengetahuan pegawai tersebut akan kondisi misi perusahaan - Peran serta pegawai tersebut terhadap pencapaian misi perusahaan
- Keikutsertaannya didalam program-program pelatihan sebagai usaha meningkatkan / keterampilan bagi pelaksanaan tugasnya
24
2.4.1 Misi dan Kondisi Perusahaan
Misi yang hendak dicapai perusahaan dan kondisi perusahaan sebagai landasan untuk merealisasi misi tersebut perlu diketahui setiap pegawai pada awal bekerja. Dengan bekal ini seorang pegawai akan memahami keberadaan dan kekuatan perusahaan didalam percaturan pembangunan nasional, yang secara langsung akan membangkitkan perasaan bangga terhadap perusahaan tempat ia bekerja maupun pekerjaan yang menjadi tugasnya.
2.4.2 Peran Serta dalam Pencapaian Misi Perusahaan
Untuk memberikan kebutuhan beban dan pelayanan terbaik pada konsumen, maka pusat-pusat pembangkit harus beroperasi secara optimal sehingga akan diperoleh keandalan sistem pembangkit, dalam mencapai hal itu maka perlu dilakukan pemeriksaan keadaan peralatan, hal ini menyangkut peran operator, karena pengecekan tersebut adalah merupakan tugas yang harus dilakukan secara rutin agar semua komponen peralatan berfungsi sesuai dengan standar yang telah diterapkan.
Dengan demikian, peran operator menjadi sangatlah penting dalam menjamin pengoperasian unit pembangkit pada tingkat efisiensi optimal, yang pada gilirannya akan menimbulkan kebanggaan akan pekerjaannya.
2.4.3 Peningkatan Pengetahuan dan Keterampilan
Keterbatasan pengetahuan dan keterampilan adalah masalah yang sering dihadapi seorang operator dalam melaksanakan tugasnya sehari-hari.
25
Kesulitan tersebut mungkin disebabkan operator tidak tahu persis maksimal yang sudah dilakukan, atau mungkin karena diterapkan teknologi baru dengan penggunaan peralatan canggih sehingga memerlukan penanganan yang berlainan pula.
Untuk mengatasi hal tersebut, suatu program pelatihan dalam usaha meningkatkan pengetahuan dan keteranpilan perlu diberikan pada operator. Program pelatihan tersebut dapat dilaksanakan di unit-unit pendidikan dan pelatihan (UDIKLAT) PLN maupun di unit kerja operator masing-masing dengan pemberian pengetahuan dan keterampilan dikhususkan pada apa yang diperlukan operator untuk melakukan tugasnya sehari-hari.
2.4.4 Pengaruh Terhadap Perusahaan
Beberapa pengaruh positif dari sikap terhadap pekerjaan dan perusahaan adalah pada segi :
1. Kualitas Kerja
Seseorang akan dapat bekerja baik apabila orang tersebut menyenangi dan mengerti akan tugas-tugas yang dikerjakan, dengan bekal penguasaan atas bidang pekerjaan yang menjadi tugasnya, maka segala upaya akan dilakukan oleh seorang pegawai untuk memperoleh kualitas hasil pekerjaan sesuai dengan yang diisyaratkan perusahaan.
2. Kesadaran Kerja
Dalam kesadaran kerja ini tercakup unsur-unsur : - Kesanggupan bekerja keras
26
Kerja keras berarti bekerja giat dengan disertai usaha maksimal sesuai dengan kemampuan yang dimiliki.
- Tanggung jawab yang besar pada pekerjaan
Dengan adanya tanggung jawab pada pekerjaan, tidak menjadi masalah bagi pegawai untuk bekerja cepat selesai sehingga fungsi perusahaan cepat selesai, keseluruhan tidak terganggu. - Patuh pada peraturan
Kepatuhan mengikuti petunjuk atau perintah atasan adalah kewajiban pegawai sebagai realisasi kesadaran kerjanya untuk mendukung pencapaian tujuan perusahaan.
2.5 Keselamatan Kerja
Salah satu hal penting yang harus diperhatikan pada saat bekerja adalah keselamatan kerja, setiap perusahaan diwajibkan untuk menjaga dan memperhatikan adanya faktor keselamatan kerja tersebut. Karena tidak dikehendaki bila sampai terjadi kecelakaan dalam menjalankan tugas sampai mengakibatkan kematian seseorang. Pada umumnya efek yang terjadi dari kecelakaan sangat merugikan baik perusahaan maupun orang yang bersangkutan. Oleh karenanya tidak satu manusia yang menghendaki adanya kecelakaan. Terjadinya kecelakaan dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain :
a. Faktor Manusia
Biasanya disebabkan karena kurang terampil, tidak hati-hati, tidak mematuhi peraturan, tidak adanya keseimbangan antara pekerjaan dengan perusahaan, sepihak memberi upah dan dilain pihak hanya memikirkan
27
keuntungan saja. Oleh karena itu diantara pekerja dengan perusahaan harus memiliki rasa saling pengertian bahwa keduanya saling membutuhkan.
b. Faktor Peralatan
Semua yang dihasilkan perusahaan adalah menggunakan peralatan mesin. Oleh karena itu pengawasan dan pemeliharaan harus selalu diperhatikan oleh keduanya. Pengaturan peralatan pekerjaan ikut membantu kelancaran produktivitas.
c. Faktor Keturunan
Faktor keturunan dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan. Faktor keturunan ini antara lain karena :
- Sifat gugup
- Sifat kurang sabar dan kurang tekun - Sifat tenang dalam menghadapi sesuatu - Sifat sembrono yang kadang timbul
Jadi arti dan tujuan keselamatan kerja itu antara lain untuk menjalin keutuhan, keadaan dan kesempurnaan baik jasmani maupun rohani manusia serta hasil kerjanya yang ditujukan kesejahteraan masyarakat pada umumnya dan manusia sendiri pada khususnya.
Keselamatan kerja mempunyai sasaran sebagai berikut : - Mencegah terjadinya kecelakaan
- Mencegah atau mengurangi jumlah kematian - Mencegah atau mengurangi cacat tetap
28
- Mengamankan peralatan dalam pemeliharaan - Meningkatkan produktivitas
- Menjamin kebersihan tempat kerja
- Meningkatkan keamanan lingkungan kerja
2.6 Alat Pelindung Diri
Sesuai dengan pedoman dan petunjuk keselamatan kerja No.22 (PLN) maka personal unit pembangkit haruslah memahami dan dapat menggunakan bermacam-macam peralatan pelindung. Alat-alat tersebut dimaksudkan untuk melindungi personil terhadap bahaya dan potensi-potensi bahaya-bahaya cacat/ luka diberbagai situasi di dalam suatu pembangkit.
1. Perlindungan mata
Pekerja pada unit pembangkit hendaknya menggunakan pelindung mata yang khusus dirancang untuk keselamatan kerja. Ada empat jenis pelindung mata. Kacamata pengaman, kacamata pelindung terhadap bahan-bahan kimia (chemical splash google), kacamata dan pelindung wajah.
2. Perlindungan kepala
Topi kerja (hard hats) akan memberikan perlindungan terhadap beberapa jenis kecelakaan. Hard hats dapat melindungi kepala si pekerja terhadap benda-benda jatuh serta lebih tepatnya terhadap benturan dengan suatu penghalang / perintang saat bekerja pada tempat-tempat sempit, juga melindungi terhadap sengatan listrik jika kepalanya menyentuh kawat listrik.
29 3. Perlindungan kaki
Pekerja pada unit pembangkit menggunakan sepatu bots dengan ujung yang terbuat dari baja untuk melindungi terhadap benda-benda jatuh, mencegah pekerja terjatuh pada tempat-tempat yang licin serta solnya tahan terhadap minyak.
4. Perlindungan telinga
Sumbat telinga (ear plug) dan head sets adalah dua cara yang umum, digunakan untuk mencegah kerusakan pada pendengaran. Sumbat telinga harus dipakai pada tempat-tempat yang bising.
5. Perlindungan pernapasan
Respirator adalah suatu peralatan yang dipakai untuk melindungi hidung dan mulut, untuk melindungi pekerja terhadap :
- Partikel-partikel debu, asbes serta komponen-komponen lain yang berterbangan
- Busa / buih serta gas-gas yang membahayakan - Kekurangan udara untuk bernafas
Ada dua jenis respirator : - Filtter mask
Filter mask dapat melindungi si pemakai terhadap debu,
partikel-partikel debu, serta komponen yang berterbangan - Self-contained breathing device
Pekerja harus menggunakan respirator tersebut dalam tempat-tempat limbahan bahan-bahan kimia yang cukup luas serta
30
tempat-tempat dimana terdapat bocoran gas yang
membahayakan. 6. Perlindungan tangan
Sarung tangan karet dapat melindungi si pemakai terhadap sengatan listrik. Sarung tangan listrik pada tegangan dan arus yang terbatas dapat melindunginya.
2.7 Usaha Pelestarian Waduk
Keadaan PLTA sangat dipengaruhi oleh kelestarian sumber air waduk. Langkah-langkah yang diambil untuk menjaga supaya daerah di sekitar waduk tetap terjaga dari kerusakan adalah :
- Penghijauan serta reboisasi di daerah sekitar waduk
- Mencegah penggarapan tanah yang mengarah pada terjadinya erosi
- Membersihkan sampah dan gulma air yang masuk ke perairan waduk secara rutin
- Memberikan penyuluhan bagi para warga supaya tidak memasuki daerah-daerah berbahaya di sekitar waduk, penebangan pohon, dan kegiatan lainnya
2.8 Pemantauan Hidrologi, Geoteknik, dan Sedimentasi
Sistem pengukuran Hidrologi jarak jauh (Hydrological Telemetring
System) dipasang di sebelah hulu sungai Serayu untuk memonitor curah hujan
31
mengetahui debit sungai dipasang beberapa stasiun di Bantarmeneng serta beberapa tempat di sekitar waduk. Sistem ini akan dikembangkan untuk mengetahui keadaan angin, temperature, penguapan air, dan lain-lain.
Pengamatan kondisi waduk dan bangunan sipil utama PLTA selalu dimonitor, seperti kondisi pengendapan (sedimentasi), perilaku tubuh DAM, perubahan bentuk permukaan tanah, dan bangunan sipil utama.
2.9 Dampak Lingkungan
Pengamatan suatu proyek besar, selain menimbulkan dampak-dampak yang menguntungkan seperti yang telah diperhitungkan pada waktu perencanaan, dapat pula menimbulkan dampak yang merugikan.
Dampak-dampak yang menguntungkan antara lain: - Menghasilkan tenaga listrik dan bebas polusi - Dapat menghemat bahan bakar minyak - Menunjang suksesnya listrik masuk desa
- Pemerataan pembangunan sampai ke pelosok desa - Konservasi air dan memperbaiki lingkungan hidup - Menambah daerah wisata dan perikanan
- Mengendalikan timbulnya bahaya banjir
- Menyediakan lapangan kerja baru pada waktu pembangunan - Membantu penyediaan air irigasi
- Mamacu perkembangan industri/ perekonomian
Dampak-dampak yang merugikan terutama disebabkan karena
32
- Perpindahan penduduk dari tempat tinggalnya - Hilangnya lahan pertanian
- Mempengaruhi kehidupan flora dan fauna
Untuk mengetahui dampak lingkungan yang akan terjadi dan sekaligus untuk mempersiapkan langkah-langkah pengamanan terhadap dampak yang merugikan, PLTA PB. SOEDIRMAN telah dilengkapi dengan berbagai studi masalah lingkungan yaitu :
7. Survei pendahuluan, studi kelayakan, studi analisa, dampak lingkungan, ini dilakukan pada tahap pembangunan
8. Studi penanggulangan dampak lingkungan, ini dilakukan pada tahap pembangunan
Pada tahap pengoperasian PLTA PB. SOEDIRMAN, pemantauan-pemantauan terhadap pengawasan lingkungan di lingkungan dilakukan secara terus menerus oleh Seksi Pengawasan Lingkungan Hidup dengan pedoman :
1. UU No. 4 / 1982 tentang ketentuan pokok pengelolaan lingkungan hidup 2. PP No. 29 / 1986 tentang analisa mengenai dampak lingkungan
Dalam penanggulangan masalah dampak lingkungan tersebut telah terjalin hubungan dengan berbagai instansi pemerintah yang terkait.
33
BAB III
SISTEM TENAGA LISTRIK
3.1 Dasar Teori
Tenaga listrik dihasilkan di pusat-pusat pembangkit tenaga listrik. Biasanya mereka, terletak jauh dari pusat-pusat beban terdiri dari beban rumah tangga, komersil, dan industri. Karenanya listrik didistribusikan melalui sistem transmisi dan distribusi ke pusat-pusat beban tersebut.
Gambar 3.1 Ilustrasi sistem tenaga listrik dari pembangkitan ke konsumen akhir.
Keseluruhan proses pembangkitan, transmisi dan distribusi ke pusat-pusat beban kita sebut sebagai Sistem Tenaga Listrik (STL). Secara umum dapat dijabarkan menjadi sistem pembangkitan, sistem transmisi dan sistem distribusi. Gambar 3.2 menunjukkan secara diagram STL di sistem interkoneksi jawa bali.
34
Besaran listrik dimasing-masing subsistem hanya sekedar ilustrasi, pada sistem sesungguhnya mungkin berbeda.
Gambar 3.2 Diagram sistem tenaga listrik
Diagram tersebut hanya digunakan untuk menunjukkan perubahan-perubahan besaran listrik di masing-masing subsistem.
3.1.1 Subsistem Pembangkitan
Ada beberapa sumber tenaga yang dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga. Batubara, minyak, air, panas bumi dan uranium adalah sebagian jenis sumber tenaga yang bisa digunakan untuk menghasilkan tenaga. Sumber tenaga menggerakkan turbin air, turbin gas, turbin uap dan disambungkan ke suatu generator AC. Generator AC diputar oleh turbin untuk mengkonversi daya mekanis ke energi listrik.
Tegangan listrik di subsistem pembangkitan berada dalam kisaran 11 s.d 25 kV dan frekuensi sebesar 50 Hz. Pada pembangkit Suralaya dengan
35
kapasitas daya 3.212 MW menggunakan tegangan pembangkitan sebesar 23 kV. Pembangkit Mrica, salah satu PLTA di Jawa Tengah menggunakan tegangan pembangkitan 13,8 kV dan pembangkit Kamojang yang merupakan salah satu PLTP di Indonesia menggunakan tegangan pembangkitan 11,8 kV.
Gambar 3.3 Ilustrasi PLTA
Generator AC bekerja sesuai dengan teori induksi elektromagnetis. Secara sederhana dapat dijelaskan bahwa ketika konduktor bergerak dalam suatu medan magnet maka tegangan induksi akan dihasilkan. Secara umum generator terdiri dari medan magnet, dinamo, cincin geser, sikat-sikat, dan beberapa tipe hambatan.
3.1.2 Subsistem Transmisi
Fungsi dari generator di subsistem pembangkitan hanya sebatas mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Agar lebih bermanfaat maka energi tersebut harus didistribusikan kepada pelanggan-pelanggan melalui
36
jalur transmisi. Hal ini memungkinkan daya yang dihasilkan pada suatu lokasi pembangkit dapat digunakan setiap saat pada lokasi lain yang berjarak beribu kilometer jauhnya. Pentransmisian energi listrik dalam jumlah yang sangat besar melalui jarak yang sangat jauh paling efisien dilakukan dengan cara meningkatkan tegangan dan mengurangi arus pada saat yang bersamaan. Hal ini perlu untuk memperkecil energi yang hilang menjadi panas di jalur transmisi, selain mengurangi biaya lain yang terkait dengan penurunan arus, seperti konstruksi tower dan biaya konduktor.
Gambar 3.4 Ilustrasi sistem transmisi
Untuk meningkatkan tegangan subsistem pembangkitan dengan tegangan menengah ke tegangan transmisi yang bertegangan tinggi digunakan transformator. Transformator dimaksud adalah transformator berjenis step up. Ada beberapa pembatas tertentu dalam menggunakan sistem transmisi tegangan tinggi. Semakin tinggi tegangan yang ditransmisikan maka semakin sulit dan mahal untuk mengisolasi dengan aman antar
37
kawat saluran, juga antara kawat saluran ke tanah. Karena alasan itu pada sistem tegangan tinggi umunmya dikurangi secara bertahap selama tegangan tersebut menuju ke daerah penggunaan akhir. Pada sistem interkoneksi Jawa Bali digunakan tegangan transmisi sebesar 150 kV dan 500 kV dan frekuensi 50 Hz. Sebagai gambaran PLTA Mrica yang menghasilkan tegangan pembangkitan sebesar 13,8 kV, tegangannya dinaikkan ke tegangan transmisi 150 kV. PLTU Suralaya dengan tegangan pembangkitan sebesar 23 kV, tegangannya dinaikkan ke tegangan transmisi sebesar 500 kV.
3.1.3 Subsistem Distribusi
Tenaga yang dihasilkan pembangkit dan telah ditransmisikan belum dapat secara langsung digunakan oleh konsumen. Pada sisi ini tegangan diturunkan dari tegangan transmisi 150 kV maupun 500 kV menjadi tegangan distribusi sebesar 20 kV. Proses penurunan tegangan menggunakan tranformator step down, proses ini dilakukan di gardu induk. Selanjutnya tegangan listrik diturunkan kembali dari 20 kV menjadi 380/220 volt yang akan digunakan oleh konsumen.
Pada beberapa konsumen industri mungkin saja tidak menggunakan tegangan 380/220 volt. Disini akan disediakan trasformator khusus untuk pelanggan industri. Hal ini karena beberapa mesin mereka menggunakan tegangan 6000 volt.
38
Gambar 3.5 Ilustrasi sistem distribusi
Tenaga listrik dibeli dari perusahaan pembangkit listrik, masuk ke rumah-rumah melalui sebuah meteran dan sambungkan ke suatu pusat beban. Pelayanan residensial dapat datang dari trafo tambahan baik yang terpasang pada pusat beban maupun yang ditanam dalam tanah.
Gambar 3.6 Ilustrasi saluran ke rumah
3.1.4 Pengamanan Sistem Daya
Grounding (Pentanahan) adalah salah satu aspek penting dalam sistem
39
sengatan listrik dan harta benda dari kerusakan.
Lightning Arester (Pengalih/ pengantar petir) berhubungan dengan
penangkal Surja/sentakan, efektif saat ada bahaya sambaran petir atau surja tegangan. Pengalihan petir bekerja dengan prisip celah loncatan bunga api, seperti busi path mobil. Satu sisi dari penangkal itu dihubungkan ke tanah, sisi yang lain dihubungkan ke kawat yang dilindungi.
Rele Overcurrent (rele arus lebih) digunakan untuk melindungi sistem dari arus beban lebih maupun arus hubung singkat. Arus beban lebih adalah arus yang melebihi arus operasi normal. Sedangkan arus hubung singkat adalah arus yang disebabkan terjadinya hubung singkat pada jalur penghantar, bisa hubung singkat dengan tanah maupun antar saluran. Beban lebih biasanya disebabkan oleh surja arus dalam waktu singkat (yang tidak berbahaya) misalnya ketika motor distart atau transformator diberi tenaga. Arus beban lebih atau transien seperti itu adalah kejadian yang umum. Selang waktu berlangsungnya arus tersebut sangat singkat, kenaikan suhu sangat kecil dan tidak ada efek yang merusakkan pada komponen rangkaian (perlu alat proaktif dan tidak bereaksi pada beban lebih).
Beban lebih yang terus-menerus dapat diakibatkan oleh motor rusak, peralatan dibebani lebih atau terlalu banyak beban pada satu rangkaian. Beban lebih terus-menerus seperti itu merusakkan dan harus dihentikan oleh alat pelindung sebelum merusakkan jaringan distribusi atau beban sistem. Meskipun arus itu relatif rendah magnitudonya dibanding dengan arus hubungan singkat, menghilangkan arus beban lebih dalam beberapa detik
40
umumnya akan mencegah kerusakan alat. Pelindung arus lebih adalah hal penting untuk operasi yang aman bagi semua sistem distribusi bertegangan sedang dan tegangan tinggi yang digunakan pada pabrik industri. Sekering adalah pelindung arus lebih yang dapat dipercaya.
Penghubung yang dapat meleleh atau penghubung yang dimasukkan dalam tabung dan dihubungkan dengan terminal kontak merupakan elemen pokok sekering sederhana. Tahanan listrik sambungan itu demikian rendah sehingga bertindak sebagai penghantar dengan mudah tetapi ketika terjadi arus yang dapat menghancurkan, sambungan akan meleleh dengan sangat cepat dan membuka rangkaian untuk melindungi penghantar dan komponen rangkaian yang lain serta beban. Meskipun mempunyai sifat istimewa seperti itu, sekering tidak dimungkinkan untuk digunakan sebagai alat pemutus rangkaian. Pemilihan sekering untuk instalasi khusus harus memenuhi persyaratan frekuensi, tegangan dan arus yang sudah ditetapkan sebelumnya. Tersedia sekering baik untuk sistem frekuensi 25 sampai dengan 60 Hz. Batas tegangan kerja (rating) untuk sekering adalah tegangan tertinggi dimana sekering dirancang untuk memutuskan arus dengan aman (sekering dapat digunakan pada setiap tegangan sama atau lebih rendah dan tegangan kerja tanpa mempengaruhi karakteristik kerjanya).
Circuit Breaker-CB (Pemutus rangkaian) adalah saklar yang secara
otomatis membuka/ memutus rangkaian listrik ketika terjadi kondisi beban lebih. Seperti pada peralatan yang lain. Pemutus rangkaian tersedia dalam beberapa rating tegangan yaitu, tegangan rendah, sedang dan tinggi. Pemutus tegangan rendah umumnya dioperasikan di udara bebas sehingga tidak
41
perlu pemutus busur api, karena busur api dapat padam dengan sendirinya oleh isolasi udara. Sedangkan untuk tegangan tinggi busur api tidak bisa mati tanpa pemadam. Pemadaman busur api pada CB dengan tegangan tinggi dapat dilakukan dengan, hembusan udara, minyak, vakum dan gas SF6. Pada CB minyak, kontak-kontak dicelupkan di dalam minyak yang ditempatkan pada tangki logam. Sebagai pengganti pemadaman di dalam minyak pancaran bunga api dan CB dihembuskan. Pemutus dapat dibuka atau ditutup dengan pengungkit yang hembusan udara dipadamkan oleh udara yang dioperasikan dengan tangan atau secara otomatis.
Gambar 3.7 Peredam Busur Api dengan media keramik
3.1.5 Sistem Darurat
Apabila daya pada sistem listrik terganggu, kondisi yang mengganggu atau membahayakan aktivitas operasional produksi bisa terjadi. Misalnya
42
penerangan meja operasi di suatu rumah sakit, pelayanan online suatu bank dan lain-lain. Gangguan daya pada industri dapat mengakibatkan terancamnya jiwa, hilangnya data yang penting dan berhentinya sistem kendali. Untuk kepentingan mengatasi terganggunya penyaluran daya maka diperlukan suplai listrik darurat. Tidak semua kebutuhan listrik dapat ditangani oleh sistem darurat. Hanya hal-hal penting yang mungkin ditangani, misalnya, alat bantu kehidupan di rumah sakit, sistem kendali, penerangan darurat, mesin server dan lain-lain. Untuk kepentingan ini biasanya digunakan UPS.
Untuk menangani daya besar beberapa perusahaan dapat mempersiapkan Generator Standbay. Perlu dicatat bahwa generator ini tidak bisa seketika melayani begitu listrik PLN terganggu. Sehingga perlu didesain proses transisinya.
3.2 Generator
Generator berfungsi sebagai pembangkit daya yang secara yaitu merubah daya mekanik menjadi daya listrik. Besarnya daya listrik yang akan dibangkitkan disesuaikan dengan jenis pembangkit yang ada dan jenis generator. Pada pusat pembangkit listrik yang besar dan kapasitas beban yang cenderung bertambah untuk kurun waktu tertentu seperti PLTA Mrica, umumnya sistem pembangkit memakai unit-unit generator untuk memenuhi dan pelayanan kontinuitas. Kemajuan dibidang piranti semikonduktor memberikan sumbangan besar dalam menciptakan peralatan-peralatan Bantu utama generator dan exiter regulasi tegangan/ daya ke beban.
43
Gambar 3.8 Generator pembangkit listrik tenaga air
3.2.1 Generator Sinkron
Karakteristik mesin-mesin sinkron mempunyai pengaruh terhadap sistem daya kontruksi rotor yang sedemikian rupa. Pada mesin sinkron adalah cocok untuk menghasilkan daya dengan putaran yang tinggi. Kemudahan-kemudahan lainnya seperti kemampuan performan untuk beroperasi secara serempak dengan unit-unit pembangkitan yang lain adalah cerita pemilihan salah satu jenis pembangkitan menggunakan generator sinkron.
3.2.2 Prinsip Kerja Generator
Tegangan yang dibangkitkan pada generator sinkron berdasarkan prinsip kerja induksi elektromagnetik. Putaran rotor generator dalam medan magnet listrik akan menimbulkan fluks magnet yang berputar. Putaran motor akan menimbulkan tegangan imbas pada kawat gulungan stator. Pada generator sistem daya lebih dari 80 MW terjadi sebaliknya yaitu kumparan
44
medannya berada pada lilitan jangkar, pada pembangkit berdaya besar tidak memerlukan peralatan komutator, akan tetapi langsung pada bagian yang diam.
3.2.3 Bagian dan Konstruksi Generator
Pada generator terdapat bagian-bagian yang penting, diantara lain : 1. Rangka Stator, dibuat dari elemen-elemen pada baja yang menempel
kuat pada pondasi rumah pembangkit. Pemasangan tersebut bertujuan untuk menjaga kondisi agar tetap dan tidak bergeser bila terjadi getaran/ gangguan.
2. Inti Stator, terbuat dari pelat-pelat baja yang disusun secara berlapis-lapis dengan ketebalan ± 0.35 mm s/d 0.5 mm. Kedua sisi pelat tersebut diiisolasi dengan vermis tahan panas dan diikat kuat pada rangka stator pengungsi sambungan.
Tujuan dari penyusunan pelat baja secara belapis-lapis adalah untuk mengurangi rugi - rugi histeritis akibat panas dan arus eddy. Pada sekeliling inti stator bagian dalam dilengkapi dengan alur sebagai tempat kedudukan hantaran/ belitan stator. Pada setiap ketebalan ± 50 s/d 60 mm, lapisan tersebut diberi celah udara sebagai pemindahan udara panas dan untuk mengurangi bunyi yang diakibatkan oleh putaran rotor. Alur inti stator dibentuk dengan sistem berbuku-buku.
3. Kumparan Stator, dipasang dalam gabungan bintang dan disusun pada slot terbuka dengan dua sisi kumparan terletak pada alur stator.
45
Kumparan dibuat dari bahan tembaga dengan kualitas serta konduktifitas yang tinggi. Setiap untai dari kawat konduktor diisolasi dengan benang dan diperkuat memakai thermosetting dammar epaxy. Selanjutnya dilakukan pengikatan untuk lebih memperkokoh kedudukan posisi kumparan.
Kumparan dimasukan ke setiap alur dengan pemanasan dan kompresi sehingga dama epoxy mengisi seluruh celah-celah dua alur, selanjutnya menjadikan kawat-kawat tersebut menjadi kaku dan kuat.
4. Rotor, tersusun dari lempengan pelat baja pejal dengan ketebalan ±3.2 s/d 6 mm. Penyusunan dilakukan secara berlapis-lapis seperti halnya pada lempengan stator bertujuan untuk memperkecil rugi-rugi inti yang diakibatkan karena adanya arus eddy. Lingkaran rotor merupakan bentuk yang diatur sedemikian rupa sehingga setiap sambungan dari setiap lapisan satu per satu membentuk sebuah jaringn yang berkeliling. Inti rotor dilengkapi dengan sebuah katup yang masing-masing dililitkan kumparan medan. Lapisan kumparan disekat dengan bahan isolasi kelas F yang tahan terhadap panas tinggi serta mampu menahan gaya sentrifugal pada saat rotor berputar.
5. Kumparan Medan dan Kumparan Peredam, fungsi kumparan medan adalah untuk mmperkuat medan magnet pada kutup-kutup magnet. Sehingga pada rotor terjadi pemotongan fluks listrik yang akan mampu menginduksikan tegangan pada tegangan stator. Kumparan peredam terletak pada ujung-ujung sepatu kutup, serta diletakan pada alur-alur
46
yang telah disediakan. Dibuat dari bahan tembaga yang ujung-ujungnya dihubung singkat dengan sebuah ring tembaga.
Adapun fungsi kumparan peredam adalah sebagai berikut :
a. mencegah ayunan goncangan putaran seketika, b. memperbaiki stabilitas system,
c. meredam frekuensi harmonis yang lebih tinggi dari tegangan waktu hubung singkat,
d. menambah kecepatan karena terjadi hubungan antara fluksi listrik yang dibangkitkan dengan torque putaran. Dengan demikian dapat mengurangi gangguan sistem.
6. Rumah Generator, rumah generator terbuat dari lembaran bahan yang ditopang dengan ruji-ruji yang berbentuk tabung. Rumah generator berfungsi untuk meliundungi generator dari lingkungan yang kurang menguntungkan, seperti debu, air maupun dari gangguan yang bersifat mekanis lainnya. Oleh karena itu dibuat sekuat dan serapat mungkin disamping sebagai pendingin.
3.2.4 Pengaturan Tegangan Otomatis
Penyesuaian tegangan terminal generator akibat perubahan beban memerlukan waktu yang cukup lama, dengan bantuan pengaturan secara otomatis hal tersebut dapat segera ditanggulangi. Sistem pengaturan secara otomatis dengan cepat dapat memberikan respon terhadap deviasi tegangan juga harga tegangan referensi. Perbedaan tegangan tersebut segera ditanggapi
47
oleh peralatan kontrol untuk mengubah besarnya arus medan. Hal tersebut berlangsung secara loop tertutup/ umpan balik.
Adapun pengaturan tersebut bertujuan untuk :
1. mengontrol tegangan pada kondisi normal agar tetap stabil,
2. mempertinggi kapasitas pemuat saluran tanpa beban dengan pengontrolan eksitansi sendiri,
3. menekan kenaikan tegangan pada saat terjadi pembuangan beban,
4. penyesuaian pada saat generator start yang akan beroperasi secara paralel dengan unit pembangkit lain.
3.3 Rele-rele
Rele-rele perlindungan ASEA termasuk sistem COMBFLEX yang artinya mempunyai syarat-syarat :
1. Fleksibilitas tinggi-mudah mengadaptasi untuk keperluan praktis. 2. Mudah dimodifikasi dalam perkembangannya.
3. Sebelum pemasangan peralatan, rele diuji pada kontak cubicle.
4. Rele-rele dengan konsumsi rendah dipasang pada rangkaian pengukuran yang mempunyai arus efek saturasi.
5. Jumla suku cadang disesuaikan penggunaan tipenya pada rele proteksi. Rele proteksi dilengkapi dengan kontak pemutus dan lampu indikasi. Kontak-kontak pemutus ditempatkan pada cubicle rele proteksi tersusun dari 3 kontak dengan lengan-lengan kontak magnetis. Lampu-lampu indikasi pada rele-rele dan alarm dipakai untuk mendeteksi arus/ sinyal dari keaadaan tak normal.
48
Pada saat ada gangguan kontak-kontak rele menerima sinyal/ energi hingga menyebabkan kontak menutup dan memerintahkan CB untuk trip. Kontak rele menutup dengan kecepatan 3,5 ms.
Rele-rele proteksi generator untuk melindungi bagian-bagian generator, maka peralatan CB dilengkapi dengan rele-rele proteksi. Macam-macam rele proteksi pada generator sebagai berikut :
1. Proteksi stator dari gangguan ke tanah, 2. proteksi rotor dari gangguan ke tanah, 3. proteksi hubung singkat antar fasa, 4. proteksi paas karena beban lebih, 5. rele proteksi arus urutan negatif, 6. proteksi rugi-rugi eksitasi, 7. rele proteksi eksitasi lebih, 8. rele proteksi tegangan lebih, 9. rele arus shaft,
10. rele frekuensi,
11. rele proteksi daya balik,
12. rele proteksi generator karena mesin mati, 13. rele kepekaan generator,
14. rele monitor kecepatan, 15. rele monitor temperatur
Rele proteksi pada generator yang dibahas adalah rele overvoltage dan rele differensial.
49
3.3.1 Rele Overvoltage
Rele overvoltage atau tegangan lebih berfungsi untuk mendeteksi tegangan yang melebihi setelannya dengan membandingkan nilai setelan dengan pengukuran tegangan dari fasa ke fasa. Rele tegangan lebih bekerja pada rangkaian sekunder sebuah trafo tegangan, dimana terminal sekundernya memiliki tegangan nominal sebesar 100 Volt atau 110 Volt. Untuk perbandingan ratio, primernya dipasang pada sisi 13,8 kV terminal generator. Rele tegangan lebih juga mengantisipasi kemungkinan terjadinya malfunction AVR-Automatic Voltage Regulator (gangguan fungsi berupa kegagalan kerja
AVR) dari generator itu sendiri.
Gambar 3.9 Rele Overvoltage ABB (ASEA BROWN BOVERI)
Kegagalan kerja AVR yaitu ketika AVR tidak mampu mengikuti perubahan kehilangan beban secara mendadak, dari kondisi mesin yang normal beban penuh dengan pengaturan tegangan generator supaya berada pada batas-batas yang telah ditentukan, atau karena penyebab lain sehingga
50
tegangan generator naik melebihi nilai nominalnya. Jadi tegangan lebih dapat terjadi karena 2 faktor penting, yaitu
1. Kegagalan kerja atau malfunction AVR
2. Terjadinya lepas beban atau Load Rejection secara tiba-tiba
Untuk nilai tegangan nominal, bisa diambil dari sisi sekunder pada trafo tegangan. Setelan tegangan untuk rele tegangan lebih :
115% x Vn = 115% x 100 V =115 V
Rated tegangan operasi = 13,8 kV, maka 115% x 13,8k V =15,9 kV
15,9 kV merupakan maksimum tegangan kerja yang diamankan terhadap operasi peralatan agar tidak terjadi tegangan lebih akibat kegagalan kerja AVR dengan waktu tunda 2 detik. Pemilihan setelan 115 % dilakukan dengan pertimbangan :
1. Standar operasional peralatan adalah 10 %, yaitu ketika operasi naik 10 % maka proteksi akan turun sebesar 20 %.
2. Pada kondisi normal dapat terjadi thermal stress, insulation stress atau
dynamic stress.
Apabila rele tegangan lebih mendeteksi adanya tegangan lebih hingga melampaui nilai penyetelan, maka rele akan memberikan sinyal indikasi kepada komputer yang kemudian menghidupkan sinyal trip pada PMT-Pemutus Tenaga. Jika proteksi gagal mengantisipasi tegangan yang berlebihan pada generator, maka akan terjadi kerusakan isolasi belitan stator. Sebagai contoh sebuah rele dengan nilai setelan 115 V dan tegangan nominal sistem
51
sebesar 100 V. Jika pada sistem tersebut terdapat gangguan yang mengakibatkan kenaikan tegangan yang mencapai 10 %, yaitu sekitar 120 V selama 1 detik. Maka rele akan langsung merasakan gangguan dan memberikan tanggapan dengan cara mengerjakan kontak sesuai nilai pick up setelan sebesar 115 V. Tetapi setelah tegangan sistem kembali normal menjadi 100 V, rele tersebut tidak membuka lagi kontaknya. Rele ini akan kembali membuka kontaknya jika tegangan system berada pada level 90 V. Hal ini dikarenakan setelah rele mengalami kenaikan operasi sebesar 10 % dari nilai setelan, keandalan proteksi rele akan turun sebesar 20 %. Jadi persentase keandalan rele ini bisa dihitung :
Karena keandalan rele sudah dibawah 80 %, bisa dikatakan rele ini sudah tidak layak pakai. Apabila terlalu dipaksakan dan tidak ada penggantian. Maka generator akan terlalu sensitif terhadap gangguan yang berakibat pada trip unit. Sehingga mengurangi keandalan pelayanan sistem tenaga listrik.
Keandalan rele mempunyai nilai prosentase persamaan sebagai berikut :
Nilai drop out X 100 % = Harus lebih besar dari 80 % dari nilai pick
up-nya.
Untuk membedakan antara terjadinya overvoltage dan overfluxing, maka dapat dilihat dua kondisi berikut :
Misal, suatu kondisi operasi dengan Tegangan Nominal (Vn) besarnya 100 V dan Frekuensi sebesar 50 Hz.
52
1. Ketika AVR mengalami kegagalan bekerja yang ditandai dengan kenaikan tegangan sementara governor bekerja yang ditandai dengan kenaikan tegangan, sementara governor bekerja dengan frekuensi tetap 50 Hz, maka terjadi overvoltage dengan setelan 115 %.
= 1,1 pu (terjadi perubahan per unit)
2. Ketika AVR bekerja dengan baik tegangan tetap 100 V, tetapi
governor mengalami kerusakan yang ditandai dengan turunnya
frekuensi, misal menjadi 45 Hz, maka terjadi kondisi overfluxing.
(terjadi perubahan per unit)
Jadi ketika AVR gagal bekerja tetapi governor mampu
mempertahankan frekuensi, maka terjadi overvoltage. Sedangkan ketika
governor rusak, maka terjadi overfluxing. Tetapi pada PLTA PB Soedirman,
pengaman terhadap overfluxing tidak digunakan.
Rele tegangan lebih dengan waktu tunda terdiri dari beberapa versi. Versi dasarnya meliputi RTXP 18 test switch dan RXEG 21. Versi lain juga meliputi RXME 1, RXME 18 atau RXMH 2 Heavy-duty trip rele atau RXSF 1
medium-duty trip target delay. RXME 18, RXME 2 dan RXSF 1 mempunyai
target pengindikasian merah. Versi dengan penundaan waktu meliputi
53
Gambar 3.10 Line diagram rele overvoltage
A. Prinsip Kerja
Rele tegangan lebih bekerja dengan prinsip mengukur besaran tegangan yang dideteksi oleh kumparan sekunder trafo tegangan. Besaran tegangan yang dideteksi tersebut akan dibandingkan dengan harga penyetelan rele. Apabila besaran tegangan yang dideteksi melampaui batas harga penyetelan, maka rele akan memberikan sinyal start pada timer untuk mulai menghitung waktu sesuai waktu tunda. Setelah melampauin waktu tunda tersebut, rele akan memberikan sinyal trip dan PMT akan trip untuk mengisolasi pembangkit dari gangguan yang terjadi.
B. Data Teknis Rele Tegangan Lebih
Tipe : RXEG 21
54
Jenis : Statik
Total Range Skala : 5 – 480 V
Indikator : Target
Waktu operasi pada tegangan seketika berubah dari 0 ke
1,1 x (1,3x) nilai set : 30 ms
2,5 x (3x) nilai set : 2 ms
Reset ratio : > 97%
Reset waktu pada tegangan seketika berubah ke 0 dari
1,1 x (1,3x) nilai set : 55 ms
Konsistensi nilai operasi dari setelan tertinggi : 1/ 3%
Perubahan operasi tegangan : 3%
Pada perubahan frekuensi (dengan range frekuensi 45 – 50 Hz)
Perubahan per suhu : < - 0,17%
Ambient Temperatur yang diijinkan : - 25 ke + 55
Range tegangan : 80 – 240 V
Range waktu : 20 ms – 99 s
55
3.3.2 Rele Differensial
Rele differensial merupakan pengaman utama generator (belitan stator) yang berfungsi melindungi generator dari gangguan hubung singkat antar fasa, maupun hubung singkat antara fasa dengan tanah.
Gambar 3.11 Rele Differensial SIEMENS
Rele ini adalah Rele High Impedance Circulating Current karena sistem pentanahan generator menggunakan sistem resistance ground dengan resistansi sebesar 848 ohm sehingga arus yang mengalir akan relatif kecil. Karena sistem pentanahan sisi netral generator dengan resistansi tinggi, maka rele harus sensitif terhadap arus gangguan yang kecil sekalipun. Rele proteksi differensial generator yang digunakan adalah tipe RADHA . Sensor rele ini adalah sepasang trafo arus atau Current Transformer yang dipasang pada kedua sisi belitan stator, yaitu yang satu pada sisi netral generator yang diketanahkan sedangkan lainnya pada sisi keluaran kumparan stator.
56
A. Prinsip Kerja
Prinsip kerjanya membandingkan dua buah besaran arus secara vektoris yang dideteksi oleh sepasang trafo arus yang dipasang pada kedua belah sisi kumparan stator sebagai pembatas daerah pengamanannya.
Gambar 3.12 Diagram rele differensial “Diferensial dasar (Tidak ada gangguan pada beban)”
Arah arus I1 & I2 berlawanan arah dengan i1 & i2. Selama terjadi arus sirkulasi pada kondisi normal atau tidak ada gangguan dari luar generator (i1 berlawanan arah dengan i2) i1 - i2, maka tidak ada arus yang mengalir pada rele i = 0. Sedangkan jika terjadi gangguan diluar generator maka i1 & i2 searah (i1+i2) I ≠ 0, menyebabkan adanya arus yang mengalir pada rele dan rele tersebut akan bekerja dalam waktu kerjanya.
57
Gambar 3.13 Diagram Rele differensial “Diferensial dasar (Ada gangguan pada beban)”
Rele ini mempunyai waktu kerja instantaneous, artinya pada waktu ada gangguan diluar generator, maka rele tersebut akan bekerja pada waktu itu juga. Tetapi memiliki waktu kerja beberapa mili detik. Jika rele ini bekerja, maka akan memberikan sinyal ke komputer dan sinyal trip ke PMT Generator tanpa waktu tunda atau Instantaneous, tetapi jika rele ini gagal bekerja akan berakibat kerusakan pada belitan stator termasuk inti besinya.
B. Daftar Teknis Rele Differensial Terpasang
1. Jenis : Instant
2. Pabrik : ASEA
3. Type : RADHA
4. Ratio CT : 3000/5 A
5. No. seri : RK646009A
58
C. Line Diagram Rele Differensial
59
BAB IV
PENGUJIAN dan PENYETELAN RELE OVERVOLTAGE
SERTA ANALISA KEGAGALAN RELE PROTEKSI
4.1 Pengujian Rele Overvoltage
Pengujian rele tegangan lebih dilakukan rutin setahun sekali, hal ini
bertujuan untuk mengetahui masih layak atau tidaknya rele tersebut. Penyetelan rele ini dilakukan dengan cara menginjeksikan 2 kondisi tegangan, yaitu 20 volt dan 115 volt. Dibawah ini adalah hasil pengujian terhadap rele overvoltage.
60
Tabel 4.2 Hasil pengujian pada saat 115 volt
Nilai operasi rele tegangan lebih tipe RXEG 21 berdasarkan ASEA Buyers
adalah 3% dari nilai setelan. Nilai Pick up untuk setelan 20 V dan 115 V
sebagai berikut :
20 V (3% x 20 V) => 19,4 V – 20,6 V
115 V (3% x 115 V) => 111,55 V – 118,45 V
Keterangan: Setelan yang dipakai di PLTA PB Soedirman adalah 115 V, maka nilai Pick up berada di kisaran 111,5 V – 118,45 V.
61
Nilai Reset operasinya adalah 97% x nilai pick up :
97% x 111,55 V = 108,2035 V 97% x 118,45 V = 114,8965 V
Keterangan: Dengan nilai pick-up di kisaran 111,5 V – 118,45 V maka nilai reset
berada di 108,2 V – 114,8 V.
Dari data hasil pengujian, didapatkan data sebagai berikut:
Nilai pick-up = 114,9 V
Nilai reset = 113,2 V
Persentase nilai reset =
x
100 % = 98,52 % ( 97%)Nilai pick-up dan nilai reset masih berada dalam standar operasi yang telah ditentukan. Maka dapat disimpulkan bahwa rele dalam keadaan baik.
Nilai operasi time delay dengan time lag rele tipe RXKE 1 berdasarkan ASEA Buyers adalah 3% nilai setelan + 17 ms. Nilai operasi waktu untuk nilai setelan :
1,35 s berada dikisaran 1,279 s – 1,321 s 2,0 s berada dikisaran 1,977 s – 2,023 s
Nilai setelan yang digunakan di PLTA PB Soedirman adalah 2 s, sehingga waktu tunda operasi berkisar 1,977 s – 2,023 s. Dari hasil pengujian didapat waktu operasi 2,006 s, maka dapat disimpulkan time lag rele masih dalam keadaan baik.
62
4.2 Analisa Kegagalan Rele Proteksi
Dalam hal ini hanya membahas tentang analisa kegagalan dari sistem rele proteksi, bukan menganalisa sumber, lokasi atau penyebab gangguan. Untuk menganalisa hal tersebut perlu memahami dan mengerti bahwa rele proteksi tidak berdiri sendiri. Kegagalan suatu sistem rele proteksi dapat dimungkinkan oleh kegagalan dari salah satu perangkat proteksi berikut ini :
a. Rele proteksi.
Rele proteksi bertugas menerima besaran-besaran arus, dan atau tegangan, frekuensi dan lain-lainnya. Adanya ketidaknormalan masukan besaran-besaran listrik yang melampaui batas setelan akan memberikan sinyal pada alarm yang menyebabkan alarm tersebut berbunyi dan melepas PMT/ PMB, yang mana akan mengisolir gangguan atau peralatan yang terganggu.
Pada dasarnya kegagalan yang umumnya terjadi pada rele proteksi itu sendiri disebabkan oleh :
1. Bekerja tetapi salah (false operation)
False operation dapat dipisahkan menjadai dua keadaan, yaitu :
Dalam kondisi gangguan, rele proteksi yang seharusnya tidak bekerja , tetapi ia bekerja (tidak selektif).
Dalam kondisi tidak terjadi gangguan, tetapi rele proteksi bekerja (tidak andal).
63 2. Gagal bekerja ( fail to trip )
Dalam kondisi gangguan, rele proteksi tidak bekerja dan tidak memutuskan PMT/PMB nya (tidak sensitif).
Dalam kondisi gangguan, sistem rele proteksi bekerja tetapi tidak memutuskan PMT/PMB nya (tidak andal). Namun yang terakhir ini kemungkinan gangguan lebih kepada kegagalan perangkat lainnya.
Kemungkinan gangguan yang terjadi pada rele proteksi dan menyebabkan rele proteksi tidak berfungsi sebagaimana mestinya antara lain disebabkan oleh :
1. Karakteristik rele sudah berubah.
2. Kerusakan/ gangguan pada komponen-komponen rele. 3. Kesalahan posisi setelan.
4. Hilangnya catu daya. b. Trafo tegangan dan trafo arus
PT (Potential Transformer) dan CT (Current Transformer) dalam suatu rangkaian proteksi berfungsi memonitor besaran-besaran arus, tegangan, daya dan frekuensi untuk dikirim sebagai masukkan ke rele proteksi. Adanya ketidaknormalan nilai masukkan akibat adanya kerusakan atau kelainan pada PT dan CT diikuti dengan adanya gangguan dapat berakibat kegagalan kerja rele proteksi. Kerusakan yang mungkin terjadi adalah :
1. Pada PT
64
Pengaman lebur sisi sekunder putus.
Putus atau hubung singkat gulungan primer atau sekunder. 2. Pada CT
Ratio antara arus primer dan sekunder telah berubah. Putus atau hubung singkat pada belitan sekunder. Kesalahan penggunaan tap ratio.
Gambar 4.1 Salah satu Transformator Arus di PLTA PB Soedirman
c. Pengawatan/ wiring.
Pengawatan/ wiring berfungsi menyalurkan atau meneruskan besaran-besaran sinyal listrik dari perangkat proteksi yang satu ke perangkat proteksi lainnya. Kerusakan atau kelainan pada sistem pengawatan dapat berakibat
65
gagalnya fungsi proteksi. Kerusakan/ kelainan pada sistem pengawatan antara lain :
Putus.
Lepas pada sambungan atau terminal. Hubung singkat atau hubung tanah. Kontak longgar.
d. Sumber daya arus searah (dc battery system).
Sumber daya arus searah berfungsi menyediakan tenaga untuk kerja PMT. Kerja rele proteksi tidak ada artinya apabila di sisi lain terjadi kegagalan kerja PMT untuk mengisolir gangguan karena adanya kelainan atau ketidaknormalan. Pada sumber daya dc pada umumnya tidak tersedianya atau sudah tidak tersimpan lagi daya (Ah-nya) dapat disebabkan oleh :
Trip atau rusaknya alat pengisi baterai dalam waktu lama tanpa diketahui sebelumnya.
Berat Jenis larutan sudah tidak memenuhi syarat.
Lepas atau trip-nya sakelar utama atau sakelar pembagi di panel bagi. e. PMT atau PMB.
PMT/ PMB (Pemutus Tenaga/ Pemutus Beban) adalah perangkat atau bagian dari sistem proteksi yang berfungsi mengisolasi atau memutuskan gangguan atau peralatan yang terganggu. Kelainan atau kerusakan yang terjadi pada PMT/ PMB adalah :
Tidak bekerjanya kumparan pelepas (tripping coil).
Kerusakan pada sistem penggerak mekanis (hidraulik, pneumatik, pegas).
66
Gambar 4.2 PMT dari Generator ke Trafo Step Up
Jika sistem perangkat proteksi diidentikan sebagai indera manusia, maka rele proteksi sebagai otaknya, CT/ PT sebagai matanya, pengawatan sebagai urat-urat nadinya, baterai sebagai tenaganya dan PMT/ PMB sebagai kaki tangannya. Dapat dibayangkan apabila salah satu perangkat ini gagal berfungsi, maka tujuan atau sasaran yang diinginkan tidak mungkin tercapai.
f. Indikator
Yang dimaksud indikator adalah suatu indikasi kerja rele proteksi. Indikator-indikator operasi yang ada pada rele proteksi adalah :
Flag Indicator (indikasi bendera) adalah indikator operasi yang bisa digunakan pada rele-rele elektromekanik berbentuk bendera berwarna (bisa warna merah, kuning, hijau, putih) dan tersembunyi. Indikator tersebut akan lepas dan tertarik keluar apabila rele bekerja. Bila terjadi gangguan, indikator-indikator ini penting sekali untuk diketahui dan dicatat oleh operator atau petugas rele guna penelitian lebih lanjut.
