Top PDF STUDI SISTEM EKSITASI PADA GENERATOR SIN

Gambar 4.4 Ecxitation Transformer Pada PLTA Musi .................................. 51 Gambar 4.5 Baterai Pada PLTA Musi............................................................. 52 Gambar 4.6 Panel AVR, Surge Absorber , dan Thyristor di PLTA Musi ....... 53 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Arus Eksitasi dan Arus Jangkar Generator

terpasang pada poros mesin tetapi terisolasi dari poros tersebut. Dimana kedua ujung belitan medan pada rotor dihubungkan ke slipring tersebut. Dengan menghubungkan terminal positif dan negatif dari sumber arus searah ke slipring melalui sikat, maka belitan medan akan mendapatkan suplai energi listrik arus searah dari sumber luar. Penggunaan slipring dan sikat menimbulkan sedikit masalah ketika digunakan untuk mensuplai sumber tegangan arus searah ke belitan medan pada generator sinkron, karena penggunaan slipring dan sikat ini menambah biaya perawatan pada mesin. Selama pemakaian, slipring dan sikat ini harus diperiksa secara teratur. Bahkan dengan pemakaian slipring dan sikat ini dapat menyebabkab rugi-rugi daya yang cukup besar akibat adanya drop tegangan pada terminal sikat, terutama pada mesin yang arus medannya cukup besar. Oleh karena itu untuk mengatasi masalah ini maka digunakanlah penguatan statis.

Dalam sistem tenaga listrik, perilaku tegangan sistem eksitasi merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan karena dapat mempengaruhi kestabilan tegangan sistem tenaga listrik. Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan performansi perilaku tegangan sistem eksitasi generator yang kurang memuaskan pada titik operasinya. Berdasarkan kondisi tersebut, dilakukan suatu studi dinamik mengenai perilaku tegangan pada sistem eksitasi generator dengan metoda penempatan kutub menggunakan algoritma Bass- Gura, algoritma Ackerman, algoritma Robust Pole Placement dan stabilizer sebagai pembanding nantinya. Dengan menggunakan perangkat lunak Matlab diperoleh bahwa dengan menggunakan metoda penempatan kutub, perilaku tegangan sistem eksitasi generator menunjukkan performansi yang lebih baik dibandingkan performansi perilaku tegangan sistem eksitasi tanpa metoda penempatan kutub dan dengan stabilizer.

generator tipe arus searah dengan pembahasan pada analisa peralihan. Berdasarkan hasil – hasil penelitian sebelumnya terlihat bahwa pengendalian sistem eksitasi generator tipe arus searah ini banyak dilakukan dengan menggunakan pengendali Proporsional Integral Diferensial (PID) dan sistem eksitasi generator tipe arus searah. Untuk itu dilakukan studi tentang perancangan dan analisa kendali pada sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan tujuan untuk memperoleh informasi mengenai analisa kesalahan, analisa peralihan, analisa performansi dalam domain frekuensi, analisa kestabilan dan analisa kekokohan. Untuk perancangan dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Matlab menggunakan fungsi PIDTool model paralel. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan bahan informasi untuk perancangan sistem kendali eksitasi generator. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah model sistem eksitasi generator yang dianalisa adalah model sistem yang bersifat linier, tak berubah terhadap waktu dan kontinu dan sistem eksitasi generator tipe arus searah bersifat satu masukan dan satu keluaran.

Eksitasi atau biasa disebut sistem penguatan adalah suatu perangkat yang memberikan arus penguat (If) kepada kumparan medan generator arus bolak-balik (alternating current) yang dijalankan dengan cara membangkitkan medan magnetnya dengan bantuan arus searah. Arus eksitasi adalah pemberian arus listrik pada kutub magnetik. Dengan mengatur besar kecilnya arus listrik tersebut kita dapat mengatur besar tegangan output generator atau dapat juga mengatur besar daya reaktif yang diinginkan pada generator yang sedang paralel dengan sistem jaringan besar ( Infinite bus).

Salah satu aplikasi generator induksi ini dapat dioperasikan pada kondisi berdiri sendiri /terisolasi untuk penyediaan energi listrik daerah terpencil [2]. Di daerah terpencil dimana distribusi penduduknya relatif jarang, umumnya menggunakan suplai listrik satu fasa. Suplai satu fasa lebih cocok digunakan karena pembuatan sistem distribusinya sederhana dan biayanya murah [3]. Salah satu cara untuk mendapatkan generator induksi 1 fasa adalah mengubah motor induksi 1 fasa menjadi generator induksi dengan cara memberikan suplai daya reaktif ke dalam motor induksi [4]. Motor induksi satu fasa dapat beroperasi sebagai Single Phase Self Excitation Induction Generator (SPSEIG) jika rotornya diputar diatas kecepatan sinkron dan antara kumparan utama dengan kumparan bantu dipisahkan secara listrik, yang terdapat kapasitor eksitasi pada salah satu atau kedua kumparan ini [5].

Segala puji hanya milik Allah SWT, Tuhan Semesta Alam yang berkat rahmat, ridho, dan hidayah-Nya penulis bisa menyelesaikan Laporan Akhir ini yang berjudul ”Sistem Eksitasi Tanpa Sikat Pada Generator Turbin Gas di JOB Pertamina- Talisman Jambi Merang” sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

Selain itu sistem eksitasi generator yang digunakan mempuyai berbagai tipe. Setiap tipe sistem eksitasi ini mempuyai karakteristik yang berbeda – beda. Dengan adanya berbagai tipe dari sistem eksitasi ini maka karakteristik dari sistem eksitasi generator akan berbeda- beda pula. Agar pengoperasian sistem eksitasi generator ini berjalan efisien dan efektif maka perlu dilakukan studi untuk mengetahui karakteristik dari setiap tipe sistem eksitasi. Sebelum studi dilakukan maka terlebih dahulu ditentukan model matematis dari setiap sistem eksitasi generator. Adapun model sistem eksitasi generator yang digunakan dalam penelitian ini adalah model sistem eksitasi generator tipe arus searah, model sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Rate Output Feedback, model sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Transient Gain Reduction dan model sistem eksitasi generator tipe statik. Beberapa penelitian yang telah dilakukan mengenai karakteristik dari model – model sistem eksitasi generator ini diantaranya (Nagendra & Krishnarayalu, 2012) membahas pengendalian sistem eksitasi generator dengan menggunakan pengendali Proporsional Integral Diferensial dengan bantuan Simulink dan model sistem eksitasi generator yang digunakan adalah model sistem eksitasi generator tipe arus searah. (Singh, Agarwal, & Singh, 2013) membahas pengendalian sistem eksitasi generator dengan menggunakan pengendali Proporsional Integral Diferensial dan Fuzzy Logic Control dengan bantuan perangkat lunak Matlab. Pada jurnal ini model sistem eksitasi generator yang digunakan adalah model sistem eksitasi generator tipe arus searah. (Bhatt & Bhongade, 2013), membahas perancangan pengendali Proporsional Integral Diferensial (PID) pada sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan teknik PSO. (Liu, Mohamed , Kerdphol , & Mitani, 2014) membahas tentang perancangan pengendali PID – MPC pada sistem eksitasi generator tipe arus searah. Berdasarkan hasil – hasil penelitian sebelumnya terlihat bahwa tipe sistem eksitasi generator yang paling banyak digunakan adalah sistem eksitasi generator tipe arus searah tetapi karakteristik dari sistem eksitasi generator tipe arus searah itu sendiri tidak dibahas secara mendetail. Untuk itu dilakukan kajian tentang karakteristik dari model – model sistem eksitasi generator dengan tujuan untuk memperoleh informasi mengenai performansi dalam domain waktu, performansi dalam domain frekuensi, kestabilan dan kekokohan dari masing –masing model sistem eksitasi generator tersebut. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan informasi dari sistem eksitasi generator. Analisa mengenai karakteristik dari berbagai model sistem eksitasi generator ini dilakukan dengan beberapa asumsi sebagai berikut

Eksitasi adalah bagian dari sistem dari generator yang berfungsi membentuk/menghasilkan fluksi yang berubah terhadap waktu, sehingga dihasilkan satu GGL induksi (Jerkovic, et.al., 2010: 142). Setelah generator AC mencapai kecepatan nominal, medannya dieksitasi dari catu DC. Ketika kutub lewat di bawah konduktor jangkar, fluksi medan yang memotong konduktor menginduksikan GGL pada konduktor jangkar. Besarnya GGL yang dibangkitkan tergantung pada laju pemotongan garis gaya (kecepatan rotor) dan kuat medan. Karena generator kebanyakan berkerja pada kecepatan konstan, maka besarnya GGL yang dibangkitkan menjadi bergantung pada eksitasi medan. Eksitasi medan dapat langsung dikendalikan dengan mengubah besarnya tegangan eksitasi yang dikenakan pada kumparan medan generator.

Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.

Berdasarkan jenis dan tipe dari system PLTA yang menggunakan waduk sebagai pusat untuk menguulkan air sebagai bahan utama agar data memutar turbin ini dapat menghasilkan energi listrik yang lebih besar,terlebih lagi menggunakan turbin jenis francis dengan generator yang bekerja secara vertical atau biasa disebut generator vertical shaft. Oleh karena kandungan air yang tinggi tersebut menyebabkan kualitas Steam yang dihasilkan menjadi buruk sehingga mengharuskan diadakannya proses penyaringan uap yang berkala. Selain kandungan air yang tinggi, juga mengandung banyak bahan kimia yang bersifat merusak, salah satu unsur kimia tersebut adalah silika yang jika tidak ditangani dengan serius dapat menyebabkan scalling, yaitu pengendapan silika di dalam pipa yang dapat menyebabkan penyempitan pada area pipa, bahkan penyumbatan, yang ditunjukkan pada gambar 3.1 di bawah ini.

Pada generator sinkron, arus searah dialirkan pada kumparan rotor yang kemudian menghasilkan medan magnet rotor. Rotor dari generator akan diputar oleh prime mover, menghasilkan medan magnet putar di dalam mesin. Pada stator generator juga terdapat kumparan. Medan magnet putar menyebabkan medan magnet yang melingkupi kumparan stator berubah secara kontinu. Perubahan medan magnet secara kontinu ini menginduksikan tegangan pada kumparan stator. Tegangan induksi ini akan berbentuk sinusoidal dan besarnya bergantung pada kekuatan medan magnet serta kecepatan putaran dari rotor. Untuk membuat generator tiga fasa, pada stator ditempatkan tiga buah kumparan yang terpisah sejauh 120 o satu sama lain, sehingga tegangan

Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari dua atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya beban lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang konstan. Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga secara teratur dapat mengisi aki tesebut.

Sistem pasokan listrik arus searah sebagai penguatan pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya. Hal ini dikenal sebagai sistem eksitasi Graham, R [1]. Kekokohan tanggapan tegangan sistem eksitasi generator merupakan kemampuan dari sistem eksitasi generator untuk meredam derau pada frekuensi tinggi, mempuyai tanggapan yang cepat terhadap masukan tertentu dan mampu menghilangkan gangguan pada saat beroperasi Skogestad, S. dan Postlethwaite [9]. Pada analisa kekokohan ini akan diamati tingkat kekokohan tanggapan tegangan sistem eksitasi generator terhadap perubahan parameter dari komponen – komponen sistem eksitasi. Adapun perubahan parameter yang diamati adalah perubahan konstanta penguatan generator terhadap tanggapan tegangan sistem eksitasi. Untuk perubahan parameter komponen sistem eksitasi yang lain tidak dilakukan.

Besarnya kapasitor eksitasi yang diperlukan dapat diprediksi dengan melakukan pemodelan matematis. Boora (2010) memaparkan bahwa karakteristik generator induksi 3 fase tereksitasi diri yang dimodelkan pada kondisi seimbang dan tak seimbang sangat ditentukan oleh nilai kapasitor eksitasi. Karena generator induksi yang dianalisis dalam kondisi stand alone maka frekuensi medan putar di belitan statornya akan berubah seiring dengan perubahan kecepatan rotor dan menghasilkan slipnya yang nilainya tetap kecil. Hasil lainnya menunjukkan efisiensi generator induksi mempunyai nilai yang tinggi.

Permintaan akan energi listrik yang cendrung meningkat menuntut keberadaan teknologi sistem pembangkitan tenaga dalam skala besar. Pengetahuan akan kondisi operasi generator sinkron menuntut adanya pengetahuan akan prilaku generator sinkron dengan sistem eksitasinya. Untuk mengetahui perilaku ini maka perlu diadakan pengujian dan simulasi. Penelitian ini menawarkan metode untuk mengetahui perilaku mesin (generator ) dengan menggunakan simulasi. Perilaku generator sinkron dan reaksi sistem eksitasi static dianalisa pada kondisi perubahan beban dalam skala yang lebih kecil, yaitu pada kondisi kenaikan beban dan kondisi pelepasan beban. Hasil simulasi menunjukkan bahwa metode yang digunakan memberikan alternatif yang lebih banyak dalam analis a perilaku generator sinkron dengan eksiter static.

 Mengoperasikan generator kedua G2 pada rated putaran  Mengatur arus eksitasi generator G2 sampai tegangannya sama floating dengan tegangan generator G1  Mengatur phase dengan peng[r]

Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat

Tegangan generator pada umumnya rendah antara 6 kV sampai 24 kV, maka tegangan ini biasanya dinaikan dengan pertolongan transformator daya ke tingkat tegangan yang lebih tinggi antara 30 kV sampai 500 kV (dibeberapa negara maju bahkan sudah sampai 1000 kV). Tingkat tegangan yang lebih tinggi ini, selain untuk memperbesar daya hantar dari saluran yang berbanding lurus dengan kuadrat tegangan, juga memperkecil rugi-rugi daya dan jatuh tegangan pada saluran.

IC = Im sin ωt + 90o dan VC = Vm sin ωt Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel di bawah ini Generator Jumlah lilitan kumparan Jika kedua generator berputar dengan fre[r]