I - 1

BAB I

INSTALASI LISTRIK PADA PUSAT LISTRIK

Tujuan Instruksional Umum

Setelah akhir kuliah diharapkan mahasiswa mampu memahami tentang instalasi

listrik pada pusat listrik dengan benar.

Tujuan Instruksional Khusus

Setelah selesai kuliah diharapkan mahasiswa dapat:

1. menjelaskan tentang instalasi yang berhubungan dengan stator generator,

2. menjelaskan tentang instalasi yang berhubungan dengan pemakaian listrik sendiri,

3. menjelaskan tentang instalasi yang berhubungan dengan sistem eksitasi generator,

4. menjelaskan tentang instalasi yang menyalurkan energi listrik yang dibangkitkan oleh

pusat listrik,

5. menjelaskan alat-alat utama berkaitan dengan pembangkitan energi listrik: generator,

pengatur tegangan otomatis, governor, dan sakelar-sakelar tegangan tinggi.

1.1 Pendahuluan

Pembangkitan energi listrik pada umumnya dilakukan dengan cara memutar generator

sinkron sehingga dihasilkan energi listrik tegangan bolak balik tiga fasa. Energi mekanik yang

digunakan untuk memutar generator sinkron diperoleh dari mesin-mesin penggerak generator

atau sering disebut sebagai penggerak mula (prime mover). Mesin penggerak generator yang

banyak digunakan dalam praktek adalah: mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas.

Mesin mesin penggerak generator mendapat energi dari proses pembakaran bahan bakar

(mesin-mesin termal) atau dari air terjun (turbin air).

Mesin penggerak generator sesungguhnya mengkonversi energi primer menjadi energi

mekanik dalam bentuk putaran untuk memutar generator listrik. Proses konversi energi primer

menjadi energi mekanik menimbulkan “dampak” sampingan berupa limbah dan kebisingan

yang perlu dikendalikan agar tidak menimbulkan masalah lingkungan.

I - 2

Dari segi ekonomi teknik, komponen biaya penyediaan energi listrik terbesar adalah

biaya pembangkitan, khususnya biaya bahan bakar, oleh karena itu sampai sekarang terus

dikembangkan berbagai teknik untuk menekan biaya bahan bakar baik dari segi unit

pembangkit secara individu maupun dari segi operasi sistem energi listrik secara terpadu.

Pusat listrik adalah tempat dimana proses pembangkitan energi listrik dilakukan.

Mengingat proses pembangkitan energi listrik merupakan proses konversi energi primer

(bahan bakar atau potensi energi air) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran sebagai

penggerak generator dan energi mekanik tersebut dirubah menjadi energi listrik oleh

generator, oleh karena itu dalam pusat listrik umumnya terdapat:

a. Instalasi Energi Primer, yaitu instalasi bahan bakar atau instalasi energi air

b. Instalasi Mesin Penggerak Generator, yaitu instalasi yang berfungsi mengubah energi

primer menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran sebagai penggerak generator.

Mesin penggerak generator ini dapat berupa ketel uap beserta turbin uap, mesin diesel,

turbin gas, atau turbin air.

c. Instalasi Pendingin, yaitu instalasi yang berfungsi mendinginkan instalasi mesin

penggerak yang menggunakan bahan bakar.

d. Instalasi Listrik, yaitu instalasi yang secara garis besar terdiri dari:

a) Instalasi Tegangan Tinggi, yaitu instalasi yang menyalurkan energi listrik yang

dibangkitkan generator.

b) Instalasi Tegangan Rendah, yaitu instalasi alat-alat bantu dan instalasi penerangan.

c) Instalasi Arus Searah, yaitu instalasi yang terdiri dari baterai aki beserta

pengisinya dan jaringan arus searah yang terutama digunakan untuk proteksi,

kontrol dan telekomunikasi.

Dalam praktek terdapat macam-macam pusat listrik sebagai berikut:

a. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA), menggunakan energi air sebagai energi primer.

b. Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD), menggunakan bahan bakar minyak atau bahan

bakar gas sebagai sumber energi primer.

c. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU), menggunakan bahan bakar batu bara, minyak atau

gas sebagai energi primer.

I - 3

d. Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG), menggunakan bahan bakar gas atau minyak sebagai

energi primer.

e. Pusat Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU), menggunakan bahan bakar gas buang

dari PLTG untuk menghasilkan uap dalam ketel uap penghasil uap untuk

menggerakkan turbin uap.

f. Pusat Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) merupakan PLTU yang tidak mempunyai

ketel uap karena uap penggerak turbin uapnya di dapat dari dalam bumi.

g. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN), merupakan PLTU yang menggunakan uranium

sebagai bahan bakar yang menjadi sumber energi primernya. Uranium menjalani

proses fission (fisi) di dalam reaktor nuklir yang menghasilkan energi panas yang

digunakan untuk menghasilkan uap di dalam ketel uap. Uap selanjutnya digunakan

untuk menggerakkan turbin uap penggerak generator.

1.2 Instalasi Listrik Generator

Generator yang umumnya digunakan dalam pusat listrik adalah generator sinkron tiga

fasa. Ujung-ujung kumparan stator dari generator sinkron dihubungkan pada jepitan generator

sehingga ada enam jepitan seperti ditunjukkan oleh gambar 1.1. Jepitan-jepitan ini umumnya

diberi kode R, S, T, dan U, V, W. Jepitan R dan U merupakan ujung-ujung kumparan

pertama, jepitan S dan V dari kumparan ke-2, sedangkan dari kumparan ke-3 adalah T dan W.

Karena umumnya generator sinkron dihubungkan dalam hubungan bintang (Y), maka ketiga

jepitan U, V, dan W dihubungkan jadi satu sebagai titik netral, seperti ditunjukkan oleh

Gambar 1.1.

Tegangan generator maksimum saat ini adalah 23 kV. Tegangan generator yang lebih

tinggi masih dalam taraf uji coba. Generator-generator dengan daya di atas 10 MVA

umumnya mempunyai transformator penaik tegangan yang merupakan satu kesatuan dengan

generatornya seperti ditunnjukkan oleh Gambar 1.1b. Transformator penaik tegangan

umumnya mempunyai hubungan Δ – Y. Energi listrik yang dibangkitkan generator setelah

tegangannya dinaikkan transformator penaik tegangan disalurkan melalui pemutus tenaga

(PMT) ke rel (busbar) seperti terlihat pada Gambar 1.1b. Penyaluran daya dari generator

sampai ke transformator penaik tegangan dilakukan menggunakan kabel yang diletakkan

pada saluran tanah dan saluran di atas tanah (cable duct). Setelah keluar dari sisi tegangan

I - 4

tinggi transformator tersebut, energi disalurkan melalui konduktor tanpa isolasi, seperti

terlihat pada Gambar 1.3a dan 1.3b di mana rel adalah konduktor tanpa isolasi.

Saluran energi listrik dari generator sampai dengan rel harus rapi dan bersih agar tidak

menimbulkan gangguan. Gangguan dibagian ini akan menimbulkan arus hubung singkat

relatif besar dan mempunyai resiko terganggunya pasokan energi listrik dari pusat listrik ke

sistem, bahkan apabila generator yang digunakan dalam sistem berukuran besar, maka ada

kemungkinan seluruh sistem menjadi terganggu.

R S

U V W

N

T

Gambar 1.1a Kumparan stator generator sinkron tiga fasa hubungan Y

PMS/DS

PMT/CB

Rel/Busbar

TSUG

Y

Gambar 1.1b Hubungan kumparan generator dan kumparan transformator

penaik tegangan. G = generator; TSU = transformator step up ; PMS = Saklar pemisah

(Disconnecting Switch/DS); PMT = pemutus energi (Circuit Breaker/CB)

Bagian lain dari instalasi listrik generator adalah instalasi arus (medan) penguat (yang

akan dijelaskan lebih rinci pada subbab 1.8 mengenai sistem eksitasi). Arus penguat ini

didapat dari generator arus searah yang umumnya terpasang satu poros dengan generator

utama. Hubungan listrik antara generator utama dengan generator arus penguat dilakukan

melalui cincin geser dan pengatur tegangan otomatis. Pengatur tegangan otomatis berfungsi

mengatur besarnya arus medan magnet agar besarnya tegangan generator utama konstan. Pada

generator yang besar, di atas 100 MVA, seringkali digunakan generator penguat secara

bertingkat. Ada generator penguat pilot (pilot exciter) dan generator penguat utama (main

exciter). Generator penguat utama cenderung berkembang menjadi generator arus bolak balik

I - 5

yang dihubungkan ke generator sinkron melalui penyearah yang berputar di poros generator

sehingga tidak diperlukan cincin geser.

Gambar 1.2 menunjukkan rotor generator sinkron berkutub empat (rotor turbo

generator) dan Gambar 1.3 menunjukkan rotor generator sinkron PLTA Kota Panjang (Riau)

berkutub banyak (24 kutub) 57 MW sedang Gambar 1.4 menunjukkan stator dari generator

sinkron. PLTU dan PLTG memerlukan putaran tinggi, umumnya menggunakan generator

berkutub dua atau empat dan PLTA memerlukan putaran rendah menggunakan generator

berkutub banyak.

Gambar 1.2 Rotor generator turbin uap tiga fasa 1530 MVA, 1500 rpm, 27 kV, 50 Hz.

Gambar 1.3 Rotor generator PLTA Gambar 1.4 Stator dari generator sinkron

Kota Panjang berkutub banyak, daya 57 MW.

Titik netral generator kebanyakan tidak ditanahkan. Apabila ditanahkan umumnya

melalui impedansi untuk membatasi besarnya arus gangguan hubung tanah agar cukup untuk

menggerakkan relai proteksi.

I - 6

1.3 Rel (Busbar)

Semua generator dalam pusat listrik menyalurkan energinya ke rel pusat listrik.

Demikian pula semua saluran yang mengambil maupun yang mengirim energi dihubungkan

ke rel ini.

Berbagai susunan rel diperlihatkan oleh Gambar 1.5, yaitu:

a. Rel Tunggal (Gambar 1.5a).

Rel tunggal diperlihatkan pada Gambar 1.5a adalah susunan rel yang paling

murah. Keandalan serta fleksibilitas operasinya sangat terbatas. Apabila ada kerusakan

di rel, maka seluruh pusat listrik harus dipadamkan agar dapat dilakukan perbaikan.

Oleh karena itu, rel tunggal sebaiknya hanya digunakan pada pusat listrik yang tidak

terlalu penting peranannya dalam sistem.

Gambar 1.5a Pusat listrik dengan sebuah rel tunggal yang menggunakan PMS seksi. Tr : Transformator; PMS Seksi : Saklar pemisah seksi; PS: Pemakaian sendiri; G: Generator

Untuk menaikkan keandalan rel tunggal, PMS seksi dapat dipasang yang

membagi rel dalam 2 kelompok, yaitu kelompok kiri dan kelompok kanan dari rel.

Unit pembangkit dan beban sebagian dihubungkan ke kelompok kiri dan sebagian lagi

dihubungkan ke kelompok kanan dari rel. Apabila ada kerusakan pada rel yang

perbaikannya memerlukan pemadaman, maka seksi rel yang memerlukan perbaikan

bisa dipadamkan dengan membuka PMS seksi ini sehingga seksi rel yang sebelahnya

tetap bisa dioperasikan/dinyalakan.

I - 7

b. Rel Ganda dengan satu PMT (Gambar 1.5b)

Rel ganda diperlihatkan pada Gambar 1.5b adalah rel ganda dengan satu PMT,

selanjutnya hubungan rel 1 atau rel 2 dilakukan melalui PMS. Rel ganda pada

umumnya dilengkapi dengan PMT beserta PMS-nya yang berfungsi untuk

menghubungkan rel 1 dan rel 2 seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1.5b. PMT ini

disebut sebagai PMT kopel. Dengan rel ganda, sebagian instalasi dapat dihubungkan

ke rel 1 dan sebagian lagi ke rel 2. Kedua rel tersebut (rel 1 dan rel 2) dapat

dihubungkan paralel atau terpisah dengan cara menutup atau membuka PMT kopel.

Dengan cara ini fleksibilitas operasi akan bertambah terutama sewaktu menghadapi

gangguan yang terjadi dalam sistem.

Gambar 1.5b Pusat listrik dengan rel ganda yang menggunakan PMT tunggal

Sebagian dari unit pembangkit atau beban dapat dihubungkan ke rel 1 dan

lainnya ke rel 2. Apabila salah satu unit pembangkit atau salah satu beban akan pindah

rel, maka terlebih dahulu PMT nya harus dibuka, kemudian disusul dengan

pembukaan PMS rel yang akan ditinggalkan, baru diikuti pemasukan PMS rel yang

akan dituju, urutannya tidak boleh dibalik.

Apabila terbalik, maka akan terjadi hubungan paralel antara rel 1 dan rel 2

yang belum tentu sama tegangannya dan hal demikian adalah berbahaya. Setelah

selesai melakukan pemindahan posisi PMS, barulah PMT dimasukkan. Untuk unit

pembangkit, pemasukan PMT harus melalui proses sinkronisasi. Dari uraian di atas

tampak bahwa proses pemindahan beban dari rel 1 ke rel lainnya memerlukan

pemadaman, yaitu saat PMT dibuka. Pemindahan beban atau unit pembangkit dari

I - 8

salah satu rel ke rel lainnya dalam praktek dapat terjadi, misalnya karena ada

kerusakan yeng memerlukan pemadaman rel saat perbaikan.

c. Rel ganda dengan dua PMT (Gambar 1.5c)

Rel ganda dengan dua PMT ini sama seperti rel ganda dengan satu PMT hanya

saja di sini semua unsur dapat dihubungkan ke rel 1 atau rel 2 atau dua-duanya melalui

PMT sehingga fleksibilitas manuver menjadi lebih baik (lihat gambar 1.5c).

Pemindahan beban dari rel 1 ke rel 2 dapat dilakukan tanpa pemadaman, tidak seperti

pada rel ganda dengan satu PMT, seperti diuraikan pada butir b di atas. Hal ini dapat

terjadi karena dengan adanya dua PMT (masing-masing satu PMT untuk setiap rel)

pemindahan beban dilakukan dengan menutup terlebih dahulu PMT rel yang dituju,

kemudian membuka rel yang ditinggalkan. Sebelum melakukan manuver ini, harus

diyakini terlebih dahulu bahwa rel 1 dan rel 2 tegangannya sama, baik besarnya

maupun fasanya. Oleh karena itu PMT harus masuk.

Gambar 1.5c Pusat listrik dengan rel ganda dengan dua PMT (PMT ganda)

d. Rel dengan PMT 1 (Gambar 1.5d)

Pada dasarnya rel dengan PMT 1 adalah rel ganda dengan 3 buah PMT

diantara dua rel tersebut. Jika rel ini diberi identifikasi sebagai rel A dan rel B, maka

PMT yang dekat dengan rel A diberi identifikasi sebagai PMT A1, PMT A2, dan

seterusnya. Sedangkan yang dekat dengan rel B diberi identifikasi sebagai PMT B1,

PMT B2, dan seterusnya. PMT yang di tengah disebut PMT diameter dan diberi

identifikasi sebagai PMT AB1, PMT AB2, dan seterusnya.

I - 9

Bagian-bagian dari instalasi dihubungkan pada titik-titik yang letaknya antara

PMT A dengan PMT AB dan pada titik-titik yang letaknya antara PMT B dengan

PMT AB seperti terlihat pada gambar 1.5d.

Gambar 1.5d Pusat listrik dengan rel ganda yang menggunakan PMT 1

Dibandingkan dengan rel-rel pada butir a, b, dan c tersebut di atas, rel dengan

PMT 1 mempunyai keandalan paling tinggi. Hal ini dapat dilihat sebagai berikut:

a) Apabila rel A mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT bernomor A

beserta PMS nya, daya masih tetap bisa disalurkan secara penuh.

b) Apabila rel B mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT bernomor B

beserta PMS nya, daya masih tetap bisa disalurkan secara penuh.

c) Apabila rel A dan rel B mengalami gangguan, dengan membuka semua PMT

bernomor A dan PMT bernomor B beserta PMS nya, daya masih tetap bisa

disalurkan walaupun dengan fleksibilitas pembebanan yang berkurang.

Pembebasan tegangan bagian instalasi yang terhubung ke rel dengan PMT 1

mengharuskan pembukaan dua buah PMT beserta PMS-nya, yaitu PMT rel dan PMT

diameternya. Misalnya untuk unit pembangkit No. 1 yang terhubung ke rel B melalui PMT

B1, maka untuk pembebasan tegangannya, yang harus dibuka adalah PMT B1 dan PMT AB1

beserta PMS-PMS-nya.

I - 10

Pada pusat-pusat listrik kecil (sampai daya ± 50 MW) yang menggunakan tegangan rel

di bawah 70 kV, umumnya digunakan rel dalam bangunan gedung tertutup atau dalam lemari

yang disebut kubikel. Pada pusat-pusat listrik yang besar (di atas 50 MW), rel umumnya

dipasang di ruangan terbuka.

Apabila pusat listrik terpaksa dibuat di dalam kota di mana tanah mahal, maka untuk

menghemat pemakaian tanah, dapat digunakan rel dalam tabung gas SF6 sehingga jarak

konduktor-konduktor rel dapat diperkecil untuk menghemat pemakaian tanah.

Karena semua generator dan saluran yang ada dalam pusat listrik dihubungkan ke rel,

maka gangguan di rel akan luas akibatnya. Oleh sebab itu, konstruksi rel harus mendapat

perhatian khusus agar kecil kemungkinannya mengalami gangguan.

1.4 Saluran Kabel antara Generator dan Rel

Hubungan antara generator dengan rel umumnya dilakukan dengan menggunakan

kabel yang diletakkan pada saluran khusus dalam tanah dan apabila berada di atas tanah

diletakkan pada rak penyangga kabel yang melindungi kabel secara mekanis. Kabel ini,

sebelum menuju ke rel terlebih dahulu melalui transformator penaik tegangan seperti

umumnya terjadi pada generator yang dihubungkan dengan rel yang mempunyai tegangan di

atas 6 kV.

Perlindungan mekanis tersebut di atas dimaksudkan untuk mencegah kerusakan kabel

yang dapat menimbulkan gangguan. Gangguan pada kabel antara generator dan rel dapat

merusak generator. Kerusakan generator sangat tidak dikehendaki, karena kerusakan

generator memerlukan biaya perbaikan yang mahal dan juga waktu perbaikannya lama

sehingga dapat menimbulkan pemadaman pasokan daya listrik.

Gambar 1.6 menggambarkan bagaimana hubungan generator dilakukan, yaitu dengan

menggunakan kabel. Pada bagian ini umumnya terdapat transformator arus (TA) dan

transformator tegangan (TT) untuk keperluan pengukuran dan proteksi. Setelah TA dan TT,

kabel dihubungkan pemutus tenaga (PMT) dan saklar pemisah (PMS) sebelum dihubungkan

ke rel. Kabel yang digunakan sebaiknya kabel 1 fasa sehingga didapat 3 buah kabel untuk 3

fasa. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan pemasangan, terutama dengan adanya TA dan

TT serta untuk memudahkan perbaikan apabila terjadi kerusakan pada kabel tersebut.

I - 11

Gambar 1.6 Hubungan antara generator dan rel

Titik netral dari generator umumnya dihubungkan sehinggga terbentuk hubungan

bintang. Untuk generator yang kecil dengan kapasitas di bawah 5 MVA, umumnya titik netral

generator tidak ditanahkan. Untuk generator yang lebih dari 5 MVA, seringkali diinginkan

mentanahkan titik netral generator melalui tahanan, kumparan, atau transformator kecil

(transformator distribusi), hal ini dilakukan untuk keperluan proteksi. Untuk melaksanakan

pentanahan digunakan kabel serupa dengan kabel yang menghubungkan generator dengan rel.

Dalam praktek khususnya pada generator besar (di atas 10 MVA), seringkali

dilakukan pencabangan untuk memberi daya ke transformator pemakaian sendiri (lihat

gambar 1.8c).

Sesungguhnya melakukan pencabangan pada saluran antara generator dan rel harus

dihindari, namun kalau memang diperlukan pelaksanaannya adalah dengan membuat rel kecil

dalam ruang khusus. Pencabangan akan menambah resiko terjadinya gangguan, oleh

karenanya hal ini sedapat mungkin harus dihindari. Gangguan di daerah ini akan

menghasilkan arus gangguan yang besar mengingat letaknya yang dekat dengan generator.

Apabila terjadi gangguan di daerah ini dan menimbulkan kerusakan, akibatnya fatal karena

generator tidak bisa berproduksi.

1.5 Jenis Saklar

Saklar berfungsi memutus rangkaian listrik. Semakin tinggi tegangan yang

digunakan, seemakin sulit proses pemutusan rangkaian listrik yang dihadapi. Hal ini

disebabkan semakin tinggi tegangan yang digunakan, maka semakin tinggi tegangan transien

I - 12

yang terjadi sewaktu rangkaian diputus. Tegangan transien dapat menyalakan kembali arus

listrik yang telah diputus. Konstruksi saklar harus memperhitungkan hal ini. Semakin

Kapasitif rangkaian listrik yang diputus, semakin besar pula kemungkinan terjadinya

penyalaan kembali. Hal ini terjadi karena rangkaian yang kapasitif mempunyai kemampuan

menyimpan muatan listrik yang besar yang dapat timbul kembali sewaktu rangkaian diputus.

Pada waktu rangkaian listrik diputus oleh kontak-kontak saklar akan timbul busur

listrik. Busur listrik menyebabkan material kontak saklar teroksidasi sehingga daya hantarnya

berkurang sewaktu kontak-kontak saklar menutup kembali. Untuk mengurangi pengaruh hasil

oksidasi ini, gerakan kontak-kontak saklar harus bersifat membersihkan dirinya sendiri (self

cleaning).

Dalam rangkaian listrik dengan tegangan di atas 1,5 kV, saklar dibedakan menjadi

tiga jenis:

a. Pemutus tenaga (PMT) / circuit breaker (CB) adalah saklar yang mampu memutus arus

gangguan (hubung singkat).

b. Pemutus beban (PMB) / load break switch (LBS) adalah saklar yang hanya mampu

memutus arus sebesar arus beban.

c. Pemisah (PMS) / insulating (disconnecting) switch hanya boleh dioperasikan tanpa arus /

beban. Posisi pisau-pisau PMS harus dapat dilihat secara visual kedudukannya, baik dalam

kondisi tertutup atau terbuka, hal ini diperlukan untuk keselamatan kerja.

Dalam praktek, sebuah PMT umumnya dikombinasikan dengan tiga PMS seperti

terlihat pada Gambar 1.7 yaitu dua buah PMS masing-masing di depan dan di belakang PMT,

dan sebuah PMS tanah yang digunakan untuk mentanahkan bagian instalasi yang akan

dibebaskan dari tegangan untuk selanjutnya akan disentuh manusia untuk pelaksanaan

pekerjaan perbaikan atau pemeliharaan.

PMS

(Tanah)

PMS

PMT

PMS

Gambar 1.7 Sebuah PMT dan tiga PMS

I - 13

Konstruksi saklar khususnya PMT tegangan tinggi mengandung teknik pemutusan

busur listrik dan teknik pembersihan kontak-kontaknya sendiri. Macam-macam PMT

berdasarkan perkembangan konstruksinya adalah sebagai berikut:

a. PMT udara

b. PMT minyak banyak

c. PMT minyak sedikit

d. PMT gas SF6

e. PMT vakum

f. PMT medan magnet

g. PMT udara tekan

1.6 Instalasi Pemakaian Sendiri

Setiap pusat listrik memerlukan energi listrik untuk pemakaian (di dalam pusat listrik)

sendiri, yaitu untuk:

a. Lampu penerangan

b. Penyejuk udara

c. Menjalankan alat-alat bantu unit pembangkit, seperti: pompa air pendingin, pompa

minyak pelumas, pompa transfer bahan bakar minyak, mesin pengangkat, dan lain-

lain.

d. Alat-alat dan mesin-mesin perbengkelan yang merupakan unsur pendukung

pemeliharaan dan perbaikan pusat listrik.

e. Pengisian baterai aki yang merupakan sumber arus searah bagi pusat listrik.

Gambar 1.8 menggambarkan instalasi pemakaian sendiri dari pusat listrik. Gambar

1.8a menggambarkan instalasi pemakaian sendiri dari pusat listrik yang kapasitas unit

pembangkitnya relatif kecil, misalnya di bawah 5 MW. Sedangkan Gambar 1.8b adalah pusat

listrik dengan kapasitas unit pembangkit antara 5 MW sampai 15 MW dan Gambar 1.8c

adalah pusat listrik dengan kapasitas unit pembangkit di atas 15 MW. Batas-batas ini

hanyalah perkiraan.

I - 14

Gambar 1.8 Instalasi pemakaian sendiri dari pusat listrik

G = generator ;Tr PS = transformator untuk pemakaian sendiri

Pada unit pembangkit besar yang ditunjukkan oleh gambar 1.8c, setiap unit

pembangkit mempunyai Tr PS yang dipasok langsung oleh G. Tetapi pada saat start, G belum

berputar sehingga belum menghasilkan tegangan. Sedangkan pada saat itu sudah diperlukan

daya untuk menjalankan alat-alat bantu, maka daya terlebih dahulu diambilkan dari Tr PS

bersama. Setelah G berputar dan menghasilkan tegangan, PMT B ditutup. Kemudian disusul

dengan pembukaan PMT A sehingga pasokan daya alat-alat bantu berpindah ke G. Pada saat

PMT B ditutup dan sebelum PMT A dibuka, terjadi penutupan rangkaian ring. Perlu

diperhatikan bahwa transformator-transformator yang ada dalam ring ini tidak menimbulkan

pergeseran fasa tegangan sehingga tidak timbul gangguan.

Besarnya energi yang diperlukan untuk pemakaian sendiri berkisar antara 1 – 10%

dari produksi energi yang dihasilkan pusat listrik. Hal ini sangat tergantung kepada pusat

listriknya, di mana yang paling kecil umumnya PLTA dan yang paling besar umumnya PLTU

yang menggunakan bahan bakar batu bara.

Apabila terjadi gangguan besar dan semua unit pembangkit trip, maka tidak tersedia

tegangan untuk menjalankan alat-alat bantu dalam rangka start kembali. Dalam keadaan

demikian diperlukan pengiriman tegangan dari luar pusat listrik atau dalam pusat listrik, di

mana seharusnya ada unit pembangkit yang dapat start sendiri (black start) tanpa ada

I - 15

tegangan dari luar. Umumnya yang bisa melakukan black start kebanyakan adalah unit

pembangkit listrik tenaga air (PLTA) atau unit pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD).

1.7 Transformator

Dalam pusat listrik yang besar (di atas 100 MW) biasanya terdapat banyak

transformator seperti ditunjukkan oleh gambar 1.9.

Gambar 1.9 Macam-macam transformator

Macam-macam transformator ini adalah:

a. Transformator penaik tegangan generator.

Karena teknologi membuat kumparan generator sinkron 3 fasa sampai saat ini

paling tinggi baru mencapai 23 kV, apabila rel dalam pusat listrik menggunakan

tegangan di atas tegangan generator, maka tegangan generaor perlu dinaikkan terlebih

dahulu melalui transformator penaik tegangan sebelum dihubungkan ke rel tersebut.

Trasformator penaik tegangan generator umumnya dianggap merupakan satu kesatuan

dengan generator terutama dari segi proteksi.

b. Transformator unit pembangkit.

Setiap unit pembangkit yang besar (di atas 10 MW) umumnya mempunyai

transformator unit pembangkit, yaitu transformator yang mengambil daya langsung

I - 16

dari generator untuk memasok alat-alat bantu unit pembangkit yang bersangkutan,

seperti: motor pompa pendingin, motor pompa minyak pelumas, dan lain-lain.

c. Transformator pemakaian sendiri.

Transformator pemakaian sendiri mendapat pasokan daya dari rel pusat listrik

kemudian memasok daya ke rel pemakaian sendiri. Rel pemakaian sendiri digunakan

untuk memasok instalasi penerangan, baterai aki, mesin-mesin bengkel, mesin

pengangkat, dan alat-alat bantu unit pembangkit pada periode start sebagaimana

diuraikan dalam Subbab 1.6.

d. Transformator antar-rel

Jika di dalam pusat listrik ada beberapa rel dengan tegangan operasi yang

berbeda-beda, maka ada transformator antar-rel. Adanya rel-rel dengan tegangan yang

berbeda dapat disebabkan karena perkembangan sistem tenaga listrik dan juga dapat

terjadi karena diperlukan rel tegangan menengah (antara 6 kV sampai 40 kV) untuk

keperluan distribusi di daerah sekitar pusat listrik selain rel tegangan tinggi (di atas 60

kV) untuk saluran transmisi jarak jauh.

1.8 Sistem Eksitasi

Gambar 1.10 menggambarkan rangkaian listrik eksitasi dari generator besar (di atas 50

MVA) dengan menggunakan 2 tingkat generator arus penguat (exciter). Generator penguat

yang pertama adalah generator arus searah penguat shunt yang kemudian menghasilkan arus

penguat bagi generator penguat yang kedua. Generator penguat kedua menghasilkan arus

eksitasi untuk generator sinkron 3 fasa yang merupakan generator utama .

Gambar 1.10 Pengaturan tegangan generator utama dengan mengatur potensiometer

Pengaturan tegangan dari generator utama dilakukan dengan mengatur besarnya arus

eksitasi (arus penguat) dengan cara mengatur potensiometer seperti yang ditunjukkan Gambar

I - 17

1.10. Petensiometer ini mengatur arus penguat untuk generator penguat kedua yang

menghasilkan arus penguat untuk genarator utama. Dengan cara ini arus penguat yang diatur

tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus generator penguat kedua) sehingga

kerugian daya dalam potensiometer tidak terlalu besar nilainya.

PMT arus penguat generator utama harus dilengkapi tahanan yang menampung energi

medan magnet generator utama apabila dilakukan pemutusan arus penguat generator utama.

Hal ini perlu mengingat besarnya energi yang terkandung dalam medan magnet generator

utama yang apabila tidak di buang ke dalam tahanan tersebut, maka akan menyulitkan proses

pemutusan arus penguat generator utama.

Saat ini banyak digunakan generator arus bolak balik yang dilengkapi penyearah untuk

menghasilkan arus searah bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah

bagi penguatan generator utama oleh generator penguat kedua tidak memerlukan cincin geser

karena penyearah ikut berputar bersama poros generator. Cincin geser hanya digunakan untuk

menyalurkan arus dari generator penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua.

Nilai arus ini biasanya kecil sehingga penggunaan cincin geser tidak menimbulkan masalah.

Pengaturan besarnya arus penguat generator utama dilakukan oleh pengatur tegangan

otomatis untuk menjaga agar nilai tegangan jepit generator konstan. Pengatur tegangan

otomatis ini mula-mula berdasarkan prinsip mekanis, tetapi sekarang sudah menjadi

elektronik.

Perkembangan sistem eksitasi generator cenderung ke sistem eksitasi tanpa sikat,

karena adanya sikat menimbulkan kesulitan, misalnya timbul loncatan api pada putaran tinggi

dan daya tinggi pada generator arus searah yang menghasilkan arus penguat. Untuk

menghilangkan sikat digunakan dioda berputar .

Sistem pasokan arus penguat yang diuraikan di atas biasanya digunakan untuk

pembangkitan yang besar (diatas 100 MVA). Generator penguat pertama disebut pilot exciter

(penguat pilot) dan generator penguat kedua disebut main exciter (penguat utama).

Seperti terlihat pada gambar 1.11, main exciter adalah generator arus bolak-balik dengan

kutub yang ada pada statornya. Rotornya menghasilkan arus bolak-balik yang kemudian

disearahkan oleh dioda-dioda yang berputar pada poros main exciter ini (yang satu poros

dengan generator utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda-dioda yang berputar ini

menjadi arus penguat generator utama tersebut.

I - 18

Pilot exciter pada gambar 1.11 berupa generator arus bolak- balik dengan rotor berupa

kutub magnet permanen yang berputar dan mengimbas tegangan bolak-balik pada lilitan

statornya. Tegangan bolak-balik kemudian disearahkan oleh penyearah yang terdiri dari

dioda-dioda, menghasilkan arus searah yang kemudian dialirkan ke kutub-kutub yang ada

pada staror main exciter. Besarnya arus searah yang menuju ke kutub-kutub main exciter ini

diatur oleh pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulator/AVR); karena besarnya

arus ini mempengaruhi besarnya arus yang dihasilkan main exciter maka besarnya arus main

exciter juga akan mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator utama.

Gambar 1.11 Sistem eksitasi bertingkat tanpa sikat.

PE = Pilot Exiter; ME = Main Exciter; MG = Main Generator; AVR = Automatic Voltage

Regulator; V = Tegangan Generator; DS = Dioda Statis; DB = Dioda Berputar; AC = Arus

Bolak-balik; DC = Arus Searah

Pada sistem eksitasi tanpa sikat seperti tersebut di atas, permasalahan timbul apabila

terjadi gangguan hubung singkat atau gangguan hubungan tanah di rotor yakni (bagaimana

mendeteksinya). Demikian juga apabila ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, hal

ini harus bisa di deteksi. Kejadian-kejadian ini terjadi pada rotor yang berputar sehingga bisa

menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama yang selanjutnya menimbulkan

vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit.

Pendeteksian kejadian pada rotor yang berputar seperti tersebut di atas memerlukan

teknik khusus, tergolong teknik baru, antara lain menggunakan efek Hall. Teknik ini sering

disebut sebagai teknik mentransmisikan dari sesuatu yang berputar (Rotating Data

Transmission). Dalam teknik ini rotor dilengkapi dengan pengirim sinyal elektronik yang

mewakili besaran tertentu, misalnya mewakili tahanan isolasi rotor. Sinyal - sinyal elektronik

I - 19

ini ditangkap oleh alat pengukur ditempat yang di inginkan dan sinyal-sinyal elektronik tadi

oleh alat pengukur ini “diterjemahkan” menjadi sinyal yang mudah dimengerti.

Sistem eksitasi generator utama (main generator) harus bisa dibuka oleh sebuah

pemutus tenaga (PMT). Hal ini berkaitan dengan sistem peroteksi generator, misalnya apabila

relai diferensial dari generator bekerja maka relai akan membuka PMT generator dan juga

membuka PMT sistem eksitasi generator, (lihat gambar 1.12).

PMT yang membuka sistem penguat generator melakukan pemutusan arus yang

mengalir ke medan magnet generator. Energi yang tersimpan dalam medan magnet generator

adalah = ½ LI²f dimana L=koefisien induksi diri dari medan magnet generator dan If arus

medan magnetnya. Untuk dapat memutus arus medan magnet If beserta energinya sebesar ½

LI²f diperlukan tahanan R untuk menampung energi tersebut sehingga busur listrik pada

kontak-kontak PMT medan penguat bisa padam tanpa merusak kontak-kontak tersebut.

Gambar 1.12 PMT medan penguat beserta tahanan R penampung energi medan magnet dari

generator ½ LI²f

1.9 Sistem Proteksi

Dalam melaksanakan pembangkitan, penyaluran, dan distribusi energi listrik,

gangguan tidak dapat dihindari. Gangguan kebanyakan merupakan hubungan singkat antar

fasa atau antara fasa dengan tanah dan keduanya. Gangguan hubung singkat semacam ini

menimbulkan arus yang besar yang dapat merusak peralatan sehingga diperlukan sistem

proteksi (lihat Gambar 1.13) untuk mengamankan peralatan tersebut.

I - 20

Gambar 1.13 Bagan rangkaian listrik untuk sistem proteksi (relai elektromekanik).

A= Kumparan Imbas ; TA= Transformator Arus; B= Elektromagnet untuk menutup kontak

C; C = Kontak penutup rangkaian kumparan imbas; D = Pal penutup kontak yang terletak pada keping

imbas, berputar bersama keping imbas ; E = kontak-kontak yang ditutup oleh pal D; TC = Trip Coil

yang menjatuhkan PMT; IT = Instantaneous Trip.

Arus yang mengalir ke trip coil (TC) adalah arus searah dari baterai aki. Baterai aki

mampunyai peran penting dalam sistem proteksi, maka untuk menjaga keandalan sistem

proteksi, baterai aki harus dipelihara dengan baik.

Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadap gangguan,

juga berfungsi melokalisir gangguan. Ini berarti apabila terjadi gangguan di salah satu bagian

instalasi, sistem proteksi hanya akan men-trip PMT yang berdekatan dengan gangguan

sehingga interupsi pasokan daya dapat dilakukan di sekitar tempat terjadinya gangguan saja

(tidak meluas).

Cara kerja Gambar 1.13 adalah: pada nilai arus beban tertentu sesuai penyetelan relai,

kontak C menutup, arus mengalir ke kumparan imbas A sehingga keping imbas berputar

menggerakkan pal D dan menutup kontak E sehingga trip coil (TC) mendapat arus dan men-

trip PMT. Waktu tunda relai dilakukan dengan menyetel jarak antara pal D dan kontak E.

Pada nilai arus tertentu yang relatif besar, sesuai penyetelan, kumparan instantenous trip (IT)

menutup kontaknya sehingga trip coil (TC) langsung bekerja men-trip PMT. Peristiwa ini

disebut relai bekerja secara instantenous. Kontak manual trip digunakan untuk men-trip PMT

secara manual, tidak melalui relai. Gambar 1.13 mengambarkan bagan rangkaian listrik untuk

sistem proteksi. Alat pendeteksi ganguan adalah relai. Relai kemudian memberi perintah

kepada trip coil, yaitu kumparan yang apabila bekerja akan menggerakkan pembukaan

I - 21

pemutus tenaga (PMT) (men-trip PMT) sehingga PMT membebaskan tegangan dari bagian

instalasi yang terganggu dimana berarti arus gangguan hubung singkat yang terjadi yang

dapat merusak peralatan telah dihilangkan.

Relai-relai yang digunakan dalam sistem proteksi adalah:

a. Relai-relai untuk generator:

1. Relai arus lebih

2. Relai diferensial

3. Relai gangguan hubung tanah

4. Relai rotor hubung tanah

5. Relai penguat hilang

6. Relai tegangan lebih

7. Relai arus urutan negatif

8. Relai suhu

9. Relai fluks berlebih (over flux relay)

b. Relai-relai untuk mesin penggerak generator

Ganguan mekanis pada mesin penggerak generator ada kalanya

memerlukan pencegahan/proteksi yang memerlukan trip-nya PMT generator.

Gangguan semacam ini misalnya adalah:

1. Suhu bantalan terlalu tinggi.

2. Suhu air pendingin terlalu tinggi.

3. Tekanan minyak pelumas rendah.

1.10 Saluran Keluar

Pusat listrik merupakan tempat membangkitkan energi listrik. Oleh karena itu, harus

ada saluran keluar dari pusat listrik untuk menyalurkan energi listrik yang dibangkitkannya

seperti digambarkan oleh gambar 1.14. Besarnya tegangan penyaluran ini tergantung pada

besarnya energi listrik yang akan disalurkan serta jarak penyalurannya. Tegangan operasi dari

saluran keluar ini mulai dari 10 kV sampai dengan 500 kV (untuk Indonesia).

I - 22

Gambar 1.14a Pusat listrik dengan 3 macam saluran keluar, yaitu:

Saluran 500 kV, saluran 150 kV, dan saluran 20 kV langsung masuk jaringan distribusi.

Gambar 1.14b Proses penyediaan energi listrik bagi para konsumen (distribusi)

Saluran keluar pusat listrik terutama yang berupa saluran udara merupakan bagian

dari sistem tenaga listrik yang paling banyak mengalami gangguan, karena sifatnya yang

memasuki alam bebas. Untuk saluran udara transmisi yang melalui alam terbuka , misalnya

sawah, rawan terhadap sambaran petir. Sedangkan saluran udara distribusi (lihat Gambar

1.14b) yang memasuki daerah pemukiman rawan terhadap gangguan karena sentuhan pohon.

Sistem proteksi dalam pusat listrik harus menjaga selektivitas proteksi yang artinya

gangguan yang banyak terjadi pada saluran keluar jangan sampai men-trip PMT Generator,

I - 23

tetapi juga harus dijaga agar gangguan ini tidak merusak generator. Gangguan pada saluran

keluar harus men-trip PMT dari saluran keluar yang terganggu saja.

Untuk saluran dengan tegangan di bawah 40 kV (tegangan distribusi primer), sistem

proteksi saluran keluar umumnya menggunakan :

a. Relai Arus Lebih, berfungsi melindungi saluran terhadap arus lebih dan terhadap

gangguan antar fasa.

b. Relai Hubung Tanah, berfungsi melindungi saluran terhadap arus gangguan hubung

tanah yang paling banyak dialami oleh saluran udara.

c. Relai Arus Urutan Negatif, apabila salah satu kawat dari saluran putus tetapi tidak

menyentuh tanah, tidak timbul arus hubung tanah; keadaan ini tidak terdeteksi oleh

arus hubung tanah, tetapi dapat dideteksi oleh relai arus urutan negatif.

Saluran udara dengan tegangan di atas 40 kV (tegangan transmisi) sistem proteksi

saluran keluar umumnya menggunakan relai-relai seperti halnya saluran keluar dengan

tegangan di bawah 40 kV ditambah dengan relai impedansi. Relai impedansi ini mendeteksi

impedansi saluran udara. Apabila ada gangguan hubung singkat pada saluran udara

bersangkutan , maka impedansi yang dibaca relai akan turun dan selanjutnya relai bekerja.

Saluran keluar berupa kabel tanah dengan tegangan di atas 40 kV (tegangan transmisi)

menggunakan relai seperti halnya untuk saluran keluar dengan tegangan di bawah 40 kV dan

di tambah dengan relai diferensial.

1.11 Pengaturan Tegangan

Pengaturan tegangan generator berkaitan dengan pengaturan arus penguat generator.

Apabila generator beroperasi paralel dengan sistem yang besar (Kuat), maka pengaturan arus

penguat generator praktis tidak banyak mengubah tegangan generator melainkan hanya

mempengaruhi daya reaktif yang dihasilkan generator tersebut.

Pengaturan tegangan dilakukan oleh pengatur tegangan otomatis yang prinsip

kerjanya digambarkan oleh Gambar 1.15a. Pengatur tegangan otomatis ini mendapat masukan

dari transformator tegangan yang mengukur tegangan jepit generator. Tegangan jepit

generator dibandingkan dengan tegangan referensi yang ada dalam pengatur tegangan untuk

diambil selisihnya. Selisih tegangan kemudian menjadi acuan pengatur tegangan untuk

I - 24

mengeluarkan sinyal perintah kepada sirkuit eksitasi generator untuk menambah atau

mengurangi arus penguat generator.

Gambar 1.15 Prinsip kerja pengatur tegangan otomatis sistem elektromagnet/mekanis

Seperti terlihat pada gambar 1.15, motor arus searah penggerak potensiometer Rp

mengatur besarnya arus medan generator G, yaitu If1 . Tegangan generator V dikirim ke

elektromagnet MG untuk dibandigkan dengan pegas referensi P. Selisih gaya tarik Mg dan

P menentukan arah penutupan Kontak K1 ke atas atau ke bawah. Selanjutnya hal ini

menentukan arah aliran arus medan magnet motor arus searah M, yaitu If2. Karena

tegangan jepit motor M tetap arahnya, maka arah If2 menentukan arah putaran motor yang

selanjutnya menentukan arah gerak potensiometer dan akhirnya mengatur If1 yang berarti

mengatur besarnya tegangan generator V. Kontak K2 secara mekanis berhubungan dengan

Kontak K1 sehingga apakah K1 menutup ke atas ataupun ke bawah, Kontak K2 tetap

mengalirkan arus dengan arah sama ke sirkuit jangkar motor M. Dalam praktek, di depan

elektromagnet Mg ada rangkaian peredam untuk mengatur kepekaan Mg agar jangan

sampai timbul osilasi.

Secara skematis prinsip kerja dari pengatur tegangan elektronik digambarkan oleh

Gambar 1.16. Tegangan dari generator bolak-balik tiga fasa yang di atur agar besarnya

konstan VG di ambil dan diturunkan nilainya melalui transformator tegangan kemudian

diserahkan menjadi tegangan searah VG yang besarnya sebanding dengan VG’.

I - 25

Gambar 1.16 Skema prinsip kerja pengatur tegangan otomatis elektronik

Vr = Tegangan Referensi; VG = Tegangan Generator; V’G = Tegangan generator yang

telah diturunkan dan di serahkan; ΔV = V’G – Vr ; SCR = Silicon Rectifier; Z = Dioda Zener.

Tegangan VG kemudian dibandingkan dengan tegangan referensi Vr yang besarnya

konstan. Tegangan konstan yang dijadikan referensi ini didapat dengan memberikan tegangan

terbalik ke dioda zener Z sampai melampaui batas threshold-nya sehingga didapat arus searah

yang nilainya konstan. Arus searah yang nilainya konstan ini dialirkan melalui suatu tahanan

sehingga didapat tegangan Vr pada ujung-ujung tahanan yang besarnya konstan dan dijadikan

tegangan referensi.

Selisih antara VG dengan Vf sama dengan ΔV merupakan tegangan yang diperlukan

untuk melakukan langkah koreksi. Nilai ΔV diperlukan dalam error amplifier sehingga

didapat nilai V’

yang digunakan untuk mengontrol penyalaan silicon controlled rectifier

(SCR) yang selanjutnya mengatur besar kecilnya arus medan magnet generator AC 3 fasa,

yaitu If. Generator arus penguat (exciter) merupakan generator AC dengan magnet permanen

dan secara mekanis dikopel langsung dengan generator AC 3 fasa yang merupakan generator

utama.

Apabila tegangan VG dari generator utama turun maka nilai ΔV dan juga V’ akan

naik dan hal ini akan menyebabkan panyalaan SCR dipercepat sehingga nilai If akan naik

yang selanjutnya akan menaikkan nilai tegangan generator VG . Hal sebaliknya akan terjadi

apabila tegangan generator VG naik maka akan didapat nilai ΔV dan V’

yang negatif dan

I - 26

menyebabkan penyalaan SCR yang lebih lambat sehingga didapat nilai If yang lebih kecil

sehingga tegangan generator VG akan turun. Besarnya VG bisa diatur dengan mengatur

besarnya Vr . Hal ini dilakukan dengan mengatur besarnya nilai VDC melalui potensiometer

dan baterai. Apabila generator paralel dengan sistem interkoneksi yang besar, maka

pengaturan VDC akan merupakan pengaturan daya reaktif MVAR yang dihasilkan generator.

Dalam praktek, rangkaian listrik dari sebuah pengatur tegangan otomatis adalah lebih

rumit daripada yang digambarkan oleh Gambar 1.15 karena adanya rangkaian peredam untuk

mencegah terjadinya osilasi.

1.12 Pengaturan Frekuensi

Seperti halnya pengaturan tegangan yang dilakukan oleh alat pengatur tegangan,

dalam pusat listrik terdapat pengatur frekuensi pada setiap unit pembangkit. Pengatur

frekuensi biasa disebut governor.

Karena pengaturan frekuensi dilakukan dengan mengatur daya aktif yang dibangkitkan

generator, maka governor harus mengatur kopel mekanis yang dihasilkan mesin penggerak

generator. Pengaturan kopel mekanis dilakukan dengan cara:

a. Mengatur pemberian uap penggerak turbin dalam PLTU.

b. Mengatur pemberian air penggerak turbin air dalam PLTA.

c. Mengatur pemberian bahan bakar dalam ruang bakar turbin PLTG.

d. Mengatur pemberian bahan bakar oleh pompa injeksi bahan bakar ke silinder

mesin diesel dalam PLTD.

Untuk melakukan fungsinya tersebut di atas, governor mengukur frekuensi yang

dihasilkan generator dengan cara mengukur kecepatan putar poros generator tersebut karena

frekuensi yang dihasilkan generator sebanding dengan kecepatan putar poros generator.

Pada governor mekanis, kecepatan putar poros generator yang sebanding dengan

frekuensi yang dihasilkan generator didapat dengan menggunakan bola-bola berputar yang

menghasilkan gaya suntrifugal. Gaya sentrifugal ini dibandingkan dengan gaya mekanik yang

didapat dari pegas referensi. Selisih besarnya gaya sentrifugal dengan gaya pegas menjadi

sinyal penggerak sistem mekanik atau sistem hidrolik yang selanjutnya akan menambah uap,

air, atau bahan bakar mesin penggerak generator.

I - 27

Gambar 1.17 menggambarkan skema dan prinsip kerja governor hidrolik dimana

pengukuran frekuensi didapat melalui gaya sentrifugal dari bola-bola berputar. Dari gambar

1.17 tampak adanya sistem umpan balik melalui engsel E untuk menghentikan kerja

governor. Hal ini diperlukan untuk menghindari terjadinya osilasi. Besarnya umpan balik

dapat diatur melalui penyetelan posisi engsel E.

Gambar 1.17 Skema dan prinsip kerja governor hidrolik di mana speed drop diatur

dengan menyetel posisi engsel E.

Pada governor elektronik, deteksi frekuensi dilakukan melalui generator kecil yang

mempunyai magnet permanen sehingga tegangan jepitnya sebanding dengan putarannya.

Karena generator ini dikopel secara mekanis dengan poros generator utama maka putarannya

sebanding dengan putaran generator utama, sehingga tegangan jepit generator kecil ini

sebanding dengan tegangan referensi di mana selisihnya menjadi sinyal penggerak sistem

elektronik seperti halnya pada governor hidrolik.

Contoh Soal

1. Apakah tipe generator yang umum dipakai dalam pusat listrik ?

Jawaban : Generator sinkron

2. Jelaskan mengapa saluran energi listrik dari generator sampai ke rel harus rapi dan

bersih ?

Jawaban: Agar tidak menimbulkan gangguan, karena gangguan dibagian ini akan

menimbulkan arus hubung singkat relatif besar dan mempunyai resiko terganggunya

pasokan energi listrik dari pusat listrik ke sistem, bahkan apabila generator yang

I - 28

digunakan dalam sistem berukuran besar, maka ada kemungkinan seluruh sistem

menjadi terganggu.

3. Sebutkan tiga macam transformator dalam pusat listrik yang besar (di atas 100 MW) !

Jawaban: 1. Transformator penaik tegangan generator; 2. Trasformator unit pembangkit; 3.

Transformator pemakaian sendiri.

Rangkuman

Dalam bab ini telah dijelaskan tentang instalasi listrik yang berhubungan dengan generaor

termasuk instalasi pemakaian sendiri.

Semua generator dalam pusat listrik menyalurkan energinya ke rel pusat listrik, demikian pula

semua saluran yang mengambil maupun yang mengirim energi dihubungkan ke rel ini.

Dalam rangkaian listrik dengan tegangan diatas 1,5 kV, saklar dibedakan menjadi tiga jenis,

yaitu: PMT, PMB dan PMS.

Setiap pusat listrik memerlukan energi listrik untuk pemakaian (di dalam pusat listrik) sendiri,

yaitu untuk: Lampu penerangan; Penyejuk udara; Menjalankan alat-alat bantu unit

pembangkit, seperti: pompa air pendingin, pompa minyak pelumas, pompa transfer bahan

bakar minyak, mesin pengangkat, dan lain-lain; alat-alat dan mesin-mesin perbengkelan yang

merupakan unsur pendukung pemeliharaan dan perbaikan pusat listrik; pegisian baterai aki

yang merupakan sumber arus searah bagi pusat listrik.

Dalam pusat listrik yang besar (di atas 100 MW) biasanya terdapat 3 atau 4 macam

transformator, yaitu: 1. Transformator penaik tegangan generator; 2. Trasformator unit

pembangkit; 3. Transformator pemakaian sendiri dan 4. Transformator antar-rel.

Pengaturan tegangan dari generator dilakukan dengan mengatur besarnya arus eksitasi (arus

penguat) dengan cara mengatur potensiometer dari generator penguat pertama. Petensiometer

mengatur arus penguat untuk generator penguat kedua yang menghasilkan arus penguat untuk

genarator utama. Apabila generator beroperasi paralel dengan sistem yang besar (kuat), maka

pengaturan arus penguat generator praktis tidak banyak mengubah tegangan generator

melainkan hanya mempengaruhi daya reaktif yang dihasilkan generator tersebut.

Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadap gangguan, juga

berfungsi melokalisir gangguan.

I - 29

Dalam pusat listrik terdapat pengatur frekuensi pada setiap unit pembangkit, yaitu governor.

Untuk melakukan fungsinya, governor mengukur frekuensi yang dihasilkan generator dengan

cara mengukur kecepatan putar poros generator tersebut karena frekuensi yang dihasilkan

generator sebanding dengan kecepatan putar poros generator.

Soal-soal Latihan

1. Jelaskan mengapa pada PLTU dan PLTG menggunakan generator sinkron berkutub

dua atau empat (turbo generator) sedangkan pada PLTA menggunakan generator

sinkron berkutub banyak ?

2. Sebutkan tiga jenis saklar dalam rangkaian listrik dengan tegangan di atas 1,5 kV dan

jelaskan fungsinya masing-masing !

3. Gambarkan rangkaian listrik eksitasi dari generator besar (di atas 50 MVA) dengan

menggunakan 2 tingkat generator arus penguat, dan jelaskan prinsip kerjanya !

4. Jelaskan fungsi sistem proteksi pada sistem pembangkitan energi listrik, dan sebutkan

macam-macam relai yang digunakan dalam sistem proteksi !

5. Apakah fungsi governor, dan jelaskan prinsip kerjanya !