i

ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN ARUS EKSITASI

TERHADAP DAYA REAKTIF GENERATOR SINKRON DI

PLTD MERAWANG KABUPATEN BANGKA INDUK

SUNGAILIAT

Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan

Guna Meraih Gelar Sarjana S-1

Disusun oleh :

Riduan

102 1011 011

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BANGKA BELITUNG

2017

ii

i

iii

ii

iv

ii

iii

v

iv

iv

vi

INTISARI

Generator sinkron adalah mesin listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi eneragi listrik dengan perantara induksi medan. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui cara kerja sistem paralel generator dengan menggunakan sistem daya. Permasalah dalam penelitian ini yaitu perubahan beban, tegangan dan arus eksitasi terhadap daya reaktif pada generator sinkron. Agar tidak keluar dari pembahasan maka dibatasi yaitu tempat penelitian yang dilakukan, frekuensi, kecepatan rotor, perubahan daya reaktif, perubahan beban yang terjadi dan banyak generator yang digunakan. Metode yang digunakan yaitu dengan pengambilan data yang dilakukan, banyak sempel pengambilan data sebanyak 24 data dalam satu hari dengan menggunakan 3 generator sinkron yang bekerja paralel. Analisa yang didapat yaitu pada generator yang bekerja secara paralel dengan sistem daya maka untuk mengatur arus eksitasi sangatlah penting agar kinerja generator sinkron yang bekerja paralel memiliki nilai tetap dan stabil. Untuk generator sinkron yang bekerja paralel tegangan harus tetap yaitu harus mendekati nilai 6,00 kv, frekuensi harus 50 hz dan untuk faktor daya harus mendekati nilai satu. Dalam mengelola data yang didapat maka arus eksitasi harus diatur, beban pada generator sinkron selalu berubah-ubah dan daya reaktif selalu mengikuti perubahan beban.

Kata kunci : Arus eksitasi, Daya reaktif, Generator sinkron.

v

vii

ABSTRACT Synchronous generator is an electric machine that is used to convert mechanical energy into electricity with an intermediary eneragi field induction. The purpose of this study to find out how the system works by using a parallel generator power system. Problems in this research that changes in load, voltage and reactive power excitation current to the synchronous generator. Keep it out of the discussion then bounded ie where research is done, the frequency, the rotor speed, change of reactive power, load changes that occur and many generators are used. The method used is the data capture is done, many sempel data capture as many as 24 data in a single day using three synchronous generators working in parallel. The analysis was obtained that the generator working in parallel with the power system to regulate the flow of excitation is very important that the performance of a synchronous generator working in parallel has a fixed and stable value. For parallel synchronous generator working voltage should remain that should be close to 6.00 kv value, the frequency should be 50 hz and for power factor should be close to the value of one. In managing the data obtained, the excitation current to be regulated, the burden on the synchronous generator is always changing and always follow the reactive power load changes. Keywords: Excitation current, reactive power, synchronous generator.

vi

viii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih

yang sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua yang telah memberikan semangat dan dukungan selama ini.

2. Bapak Wahri Sunanda, S. T., M. Eng. Dekan Fakultas Teknik Universitas

Bangka Belitung, Dosen Pembimbing Akademik Teknik Elektro Tahun 2010

Fakultas Teknik Universitas Bangka.

3. Asmar, S. T., M. Eng. Selaku Pembimbing Utama Tugas Akhir saya dari

Jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

4. Rudy Kurniawan, S. T., M. T. Selaku Pembimbing Pendamping Tugas Akhir

saya dan juga selaku sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Elektro Universitas

Bangka Belitung.

5. Bapak Fardhan Arkan, S. T., M. T. Selaku Penguji Tugas Akhir saya dari

Jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

6. Ghiri Basuki Putra, S. T., M. T. Selaku Penguji Tugas Akhir saya dari

Jurusan Teknik Elektro Universitas Bangka Belitung.

7. Dosen dan Staf Jurusan Teknik Elektro FT Universitas Bangka Belitung.

8. Keluarga besar yang tak pernah putus asa dalam memberi semangat, doa dan

pengertiannya.

9. Rekan seperjuangan teknik elektro angkatan 2010 dan kakak tingkat\serta

adik tingkat tahun 2011, 2012, 2013 dan 2014

10. Berbagai pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan

baik secara langsung maupun tidak langsung dalam pelaksanaan penelitian

maupun penyusunan laporan tugas akhir ini.

vii

ix

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT. Atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga peneliti dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul :

“Analisis Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi Terhadap Daya Reaktif Generator Sinkron di PLTD Merawang Kabupaten Bangka Induk Sungailiat”

Di dalam tulisan ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi cara kerja generator dan pengaruh perubahan arus eksitasi pada generator sinkron yang bekerja paralel. Pada Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Bangka Belitung.

Peneliti menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu, peneliti mengharapkan saran yang membangun agar penulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan kedepan.

Balunijuk, Januari 2017 Penyusun

Riduan

NIM. 102 1011 011

viii

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... HALAMAN PERSETUJUAN ....................................................................... HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ HALAMAN PERNYATAAN ....................................................................... HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................................. INTISARI ....................................................................................................... ABSTRACT ..................................................................................................... HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... KATA PENGANTAR ................................................................................... DAFTAR ISI .................................................................................................. DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... DAFTAR TABEL .......................................................................................... DAFTAR ISTILAH ....................................................................................... DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................

I ii

iii iv v

vi vii

viii ix x

xi xii

xiii xiv

BAB l. PENDAHULUAN 1.1 Pendahuluan .................................................................................................. 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 1.3 Batasan Masalah ........................................................................................... 1.4 Tujuan ........................................................................................................... 1.5 Manfaat dan Faedah Penelitian ..................................................................... 1.6 Keaslian Penelitian ....................................................................................... 1.7 Sistematik Penulisan .....................................................................................

1 2 2 3 3 3 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI 2.1 2.2

Tinjauan Pustaka ........................................................................................ Dasar Teori ................................................................................................

7 10 10 15 19 20 22 24 28 30 30 31 33 34 36

2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 2.2.11 2.2.12 2.2.13

Generator Sinkron ......................................................................... Prinsip Kerja Generator Sinkron ................................................... Frekuensi pada Generator Sinkron ................................................ GGL Induksi pada Generator Sinkron .......................................... Generator Tanpa Beban ................................................................. Generator Berbeban ...................................................................... Pengujian Hubung Singkat ........................................................... Reaktansi Sinkron ......................................................................... Pengaturan Tegangan .................................................................... Hubungan Tegangan Terminal dan Eksitasi ................................. Hubungan Tegangan Terminal dan Daya Reaktif ........................ Perubahan Permintaan Daya ......................................................... Pengaruh Arus Eksitasi pada Generator Sinkron yang Bekerja Paralel Terhadap Perubahan Faktor Daya......................................

xi

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bahan atau Materi Penelitian ........................................................................ 3.2 Alat Penelitian .............................................................................................. 3.3 Langkah Penelitian .......................................................................................

3.3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 3.3.2 Variabel yang Dipelajari ..................................................................... 3.3.3 Model yang Diusulkan ........................................................................

3.4 Rancangan Penelitian .................................................................................... 3.5 Analisa yang Digunakan ...............................................................................

3839 39 40 40 42 43 43

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil dan Pembahasan .................................................................................. 45

3. BAB V PENUTUP 5.1Kesimpulan .................................................................................................... 5.2 Saran .............................................................................................................

61 62

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

ix

xii

DAFTAR GAMBAR

HALAMAN

Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 2.15 Gambar 2.16 Gambar 2.17 Gambar 2.18 Gambar 2.19 Gambar 2.20 Gambar 2.21 Gambar 2.22 Gambar 2.23 Gambar 2.24 Gambar 2.25 Gambar 2.26 Gambar 2.27 Gambar 2.28 Gambar 3.1 Gambar 4.1 Gambar 4.2

Bentuk Sederhana Kontruksi Generator Sinkron ....................... Rangkaian Belitan Jangkar di Stator Generator Sinkron ............ Rotasi Salient (Kutup Menonjol) pada Generator Sinkron ......... Rotor Silindris (Silinder) dan Penampang Rotor ........................ Kontruksi Generator Kutup Silindris dengan Sistem Pemasukan Arus Medan .............................................................. Kumparan Jangkar pada Rotor Berputar di sekitar Medan Magnet yang Dihasilkan Rotor ................................................... Proses Terbentuknya Gelombang AC pada Generator Sinkron .. Digram Fungsi Pengaturan Arus Medan pada Generator .......... Sinkron Karateristik Hubungan Pengaruh Arus Medan Terhadap Fluks dan Ea pada Generator Sinkron ........................ Rangkaian Pengujian Beban Nol pada Generator Sinkron ......... Hubungan Celah Udarah dan Rangkaian Tanpa Beban .............. Hubungan Berbagai Kondisi Beban Terhadap Arus dan Tegangan yang terjadi pada Generator ....................................... Hubungan Pengaturan Arus Penguat Medan (If) Terhadap Arus Beban (Ia) dengan Berbagai Kondisi Beban P (Watt) ................ Hubungan Pengaruh Arus Penguat (If) Terhadap Arus Beban (Ia) dengan Berbagai Kondisi Beban Q (VAR) ........................ Karakteristik Tegangan Terminal dari Generator Serempak Versus Arus Beban Berbagai Faktor Beban ............................... Rangkaian Hubung Singkat pada Generator Sinkron ................ Hubung Singkat .......................................................................... Reaktansi Sinkron ...................................................................... Perbedaan V dan Eo ................................................................... Hubungan Pf dengan Tegangan Output ..................................... Kurva Tegangan Terminal (Vt) dan Daya Reaktif (Q) ............. Karakteristik Generator .............................................................. Karakteristik Generator dan Beban ............................................ Rangkaian Ekuivalen Generator Paralel yang Berbeban............. Segitiga Daya Alternator yang Terhubung Pararel Akibat Efek Pengubahan Penguatan ............................................................... Diagram Rumah Jika Arus Eksitasi di Naikkan .......................... Diagram Rumah Jika Arus Eksitasi di Turunkan ........................ Diagram Fasor Akibat Efek Pengubahan Penguatan .................. Flowchart Pengerjaan Penelitian Tugas Akhir ........................... Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Reaktif Generator Sinkron Pertama ......................................................................... Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Reaktif Generator Sinkron Kedua ............................................................................

11 12 13 13 14 16 16 21 22 22 24 25 26 26 27 28 29 30 31 31 33 35 35 36 38 39 40 40 44 53 54

xiii

Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9

Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Reaktif Generator Sinkron Ketiga ............................................................................ Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Aktif Generator Sinkron Pertama .......................................................................... Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Aktif Generator Sinkron Kedua ............................................................................. Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Daya Aktif Generator Sinkron Ketiga ............................................................................ Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Faktor Daya Generator Sinkron Pertama .......................................................................... Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Faktor Daya Generator Sinkron Kedua ............................................................................. Pengaruh Arus Eksitasi Terhadap Faktor Daya Generator Sinkron Ketiga ............................................................................

55 56 57 58 59 60 61

x

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3

Data yang Didapat dari Pembangkit Listrik Generator Pertama.. Data yang Didapat dari Pembangkit Listrik Generator Kedua.... Data yang Didapat dari Pembangkit Listrik Generator Ketiga ....

50 51 52

xi

xv

DAFTAR ISTILAH

Primer mover Single layer winding Cocertis or chain winding Ware Double layer winding Lap Salient Damper widing Non salient Slip ring External pole generator Internal pole generator Unsaturated Voltek regulator Speed drop Speed changer Standard safty

: : : : : : : : : : : : : : : : :

Pegerak mula dalam rotor yang berputar. Belitan satu lapis dalam sebuah rotor generator. Mata rantai yang terdapat pada generator. Gelombang yang terjadi pada waktu rotor berputar.

Belitan dua lapis yang terdapat pada rotor generator. Jenis gelung yang terdapat pada rotor generator. Kutup sepatu atau menonjol yang bisa digunakan rotor generator sinkron. Kumparan peredam yang dipasang pada kutup sepatu. Kutup silindris yang dipasang untuk menempatkan kumparan magnet. Cincin sikat terdapat pada rotor generator. Generator kutup eksternal medan magnet yang dapat diletakkan pada rotor. Generator dengan kutup internal yang sering digunakan pada generator yang berkapasitas besar. Harga linier yang digunakan pada waktu perhitungan dengan menggunakan kurva. Regulasi tegangan yang dibangkitkan generator terhadap tegangan keluar generator. Turun kecepatan yang sering terjadi pada waktu kekurang tegangan. Digunakan apabila daya pada generator turun. Ketentuan pengamanan yang sering digunakan pada perusahaan-perusahaan.

xii

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Lampiran 2 Lampiran 3 Lampiran 4 Lampiran 5

Tabel pengambilan data .................................................... Gambar singgel line generator yang diparalel ................. Gambar singgel line pembangkit yang ada di bangka ...... Gambar panel pengambilan data ....................................... Gambar generator yang terdapat pada PLTD ...................

67 68 69 70 71

xiii