Kk04 melakukan pengaturan beban pada unit generator pembangkit
Kelistrikan Pembangkit - Generator
-
Upload
edi-siswanto -
Category
Documents
-
view
57 -
download
5
description
Transcript of Kelistrikan Pembangkit - Generator
-
BAGIAN I - GENERATOR
1
Sistem Kelistrikan
Unit Pembangkit Listrik
-
Outline Sistem Kelistrikan Pembangkit
2
1. Generator
2. Transformer
3. Gardu Induk Pembangkit
4. Sistem Kelistrikan Bantu (Auxiliary Power System)
5. Sistem DC & Sistem Emergency
6. Sistem Perangkat Proteksi Lokal
-
Bagian I - Generator
3
Sub Bahasan :
Generator
Sistem Eksitasi
Sistem Sinkronisasi
-
Generator
4
Fungsi Generator : menghasilkan tenaga listrik /
mengubah energi gerak pada turbin menjadi energi
listrik; pada nilai tegangan dan frekuensi
tertentu.
Pada pembangkit umumnya digunakan generator
sinkron 3 fase, dengan tegangan pembangkitan s.d
tegangan menengah;
Energi listrik yang dibangkitkan generator
dikirimkan ke trafo utama dan trafo unit
pembangkit.
-
Generator
5
-
6
-
7
-
Komponen Generator
8
Komponen utama generator :
Rotor : bagian yang berputar
Stator : bagian yang diam
Exciter : menghasilkan arus eksitasi yang diperlukan generator
Pada generator dengan kapasitas besar:
kumparan medan berada di rotor
tegangan listrik diinduksikan kumparan jangkar di stator.
Komponen Pendukung generator :
Pendingin generator
Relai proteksi
-
Rotor
9
-
10
-
Stator
11
-
Prinsip Operasi Generator
12
-
Frekuensi generator
13
Frekuensi generator sinkron dengan putaran mekanis
generator.
Frekuensi adalah fungsi kecepatan putaran dan jumlah kutub.
120
Pnf s
No. of polesSpeed (rpm) at
50 Hz
Speed (rpm) at
60 Hz
2 3,000 3,600
4 1,500 1,800
6 1,000 1,200
8 750 900
10 600 720
12 500 600
-
Tegangan Luaran Generator
14
Luaran generator berupa tegangan bolak balik (AC)
Tegangan generator adalah fungsi :
Kecepatan putaran dan
Fluks medan arus eksitasi
Konstanta : jumlah belitan, susunan belitan, jumlah kutub
Eeff = C n
k If
-
AC Sinusoidal
15
-
AC Power
16
Daya sesaat (p)= nilai tegangan sesaat dikalikan arus sesaat
Daya aktif (P) = daya yang didisipasikan menjadi kerja
Daya rekatif (Q)= daya yang diubah pada komponen reaktif
Daya semu (S) =
Faktor daya (pf) =
-
Generator 3 Phase
17
-
Tengangan 3 fase
18
-
Hubungan 3 fase
Hubungan bintang Y
Vline = 3 x Vphase Iline = Iphase
Hubungan Delta
Iline = 3 x Iphase Vline = Vphase
-
Daya rangkaian tiga fase
-
Daya Sistem 3 phase
21
- Jika magnitude tegangan fase ke netral adalah |Vp|, dan
magnitude arus fase adalah |Ip| maka daya 3 fase
- P3 = 3 |Vp| |Ip| cos
P3 = 3 |VL| |IL| cos
- Q3 = 3 |Vp| |Ip| sin
Q3 = 3 |VL| |IL| cos
- |S| = (P2+Q2) = 3 |Vp||Ip|=3 |VL| |IL|
- Faktor daya = cos = P/S
-
Operasi Generator
Operasi tanpa beban
Operasi berbeban terpisah
Operasi paralel generator
-
Rangkaian Ekuivalen Generator Sinkron
23
Persamaan tegangan pada
generator :
dengan
Ea = tegangan induksi pada
jangkar
V = tegangan terminal output
Ra = resistansi jangkar
Xs = reaktansi sinkron
ams
saa
XXX
jIXIRVE
;
Ea = cn
-
Alternator tanpa beban
Dengan memutar alternator pada kecepatan sinkron dan
rotor diberi arus medan (If); tegangan akan terinduksi pada
kumparan jangkar stator.
Ea = cn
Dimana
c = konstanta mesin
n = putaran sinkron
= fluks yang dihasilkan oleh If
-
Operasi Generator Tanpa Beban
-
Operasi generator berbeban
Dalam keadaan Generator berbeban akan mengalir Arus
jangkar (Ia).
Tegangan Ea tidak sama dengan V .
kondisi ini depengaruhi oleh jenis beban yang mempunyai
power faktor berbeda dan besar Arus jangkar (Ia).
-
Generator berbeban dengan pf lagging
-
Generator Berbeban dengan pf = 1
-
Generator Berbeban dengan pf Leading
-
Regulasi Tegangan
Regulasi Tegangan (VR) menyatakan nilai prosentase untuk
pengaturan besaran tegangan antara tegangan tanpa beban
dengan kondisi berbeban (beban penuh)
-
Perubahan Tegangan pada Berbagai
Kondisi Pembebanan
-
Karakteristik Generator terhadap
Beban Daya Aktif
Kenaikan beban daya aktif akan menurunkan putaran dan
frekuensi generator
-
Karakteristik Generator terhadap
Beban Daya Reaktif
-
SISTEM EKSITASI
34
Sistem eksitasi menyediakan medan magnet yang
diperlukan pada generator
Fungsi sistem eksitasi:
Besar tegangan output generator, atau
Besar daya reaktif generator
Meningkatkan stabilitas operasi paralel generator sinkron
Sistem eksitasi secara umum terdiri dari :
Excitation power unit : menyediakan arus eksitasi
Excitation regulator : mengontrol output arus eksitasi
-
35
-
Blok Diagram Sistem Eksitasi
36
Excitation regulator
Power unit
Gnerator
Input signal
Excition
Electric system
-
Sistem eksitasi statik
37
Sistem eksitasi statik disuplai dari eksiter yang bukan mesin
bergerak.
Suplai daya listrik untuk eksiter dapat diambil dari output
generator itu sendiri atau sumber lain dengan melalui
excitation transformer, disearahkan melalui rectifier dan
disalurkan ke rotor generator.
Tegangan output diatur menggunakan regulator.
-
Eksitasi Statik
38
-
Sistem Eksitasi Dinamik
39
Sistem eksitasi dinamik disuplai dari eksiter yang merupakanmesin bergerak.
Arus penguat medan generator didapatkan dari exciter yang umumnya terpasang satu poros dengan generator utama
Eksiter dapat berupa :
generator DC atau
generator AC yang disearahkan menggunakan rectifier.
Eksitasi bisa dengan sikat atau tanpa sikat (brushless)
Pada generator kapasitas besar, digunakan generator penguat secara bertingkat. Generator penguat pilot (pilot exciter) dan
Generator penguat utama (main exciter).
-
Generator dengan eksitasi dinamik
40
-
Eksitasi dengan sikat
- Exciter berupa generator arus searah
- Hubungan exciter ke generator melalui slip ring dan brush
-
Eksitasi Tanpa Sikat (Brushless Excitation)
Penyaluran arus eksitasi ke rotor generator utama menggunakan rotating rectifier (tidak menggunakan brush)
-
Blok Diagram Sistem Eksitasi
43
-
Brushless Excitation
44
-
Blok diagram brushless excitation
45
F
MLZ, WLZexcitation regulator
LH
2YH
1YH
GZ
KZ
JL
MKJFL
DK
-
Peralatan pada sistem eksitasi
Pilot exciter : memberi penguatan pada main exciter.
Main exciter : Sebagai penguat utama bagi generator setelah
terlebih dahulu mendapat arus penguatan dari pilot exciter.
AVR : Sebagai pengendali agar tegangan output generator
selalu stabil/konstan
CT/ PT AVR : Sebagai pengukur arus dan tegangan output
dari generator.
-
Sinkronisasi Generator
47
Sinkronisasi : menghubungkan generator sinkron ke grid
sistem interkoneksi listrik operasi paralel
Operasi sinkronisasi dilakukan menggunakan piranti
sinkronisasi (synchroscope)
Syarat operasi sinkron :
Tegangan sama
Frekuensi sama
Fase sama
Urutan fase sama
-
Prinsip Sinkronisasi
48
Dua tegangan yang digunakan
pada sistem sinkronisasi
diambil dari sisi sistem (grid)
dan sisi generator-
transformer. Tegangan
tersebut dikirimkan ke piranti
sinkronisasi
-
Tegangan sama
49
Antara tegangan generator ( yang akan dipararel ) dengan tegangan
sistem jaringan harus sama besarnya ( nilainya ).
Tegangan generator diatur dengan mengatur arus eksitasi
generator.
Apabila tegangan generator lebih tinggi dari tegangan sistem,
maka mesin ( generator ) akan mengalami sentakan beban M Var
lagging (induktif ) ; artinya generator mengirim daya reaktif ke
sistem.
Sebaliknya bila tegangan generator lebih rendah dari pada tegangan
sistem, mesin akan mengalami sentakan beban M Var Leading (
kapasitif ), artinya generator menyerap daya reaktif dari sistem.
-
Frekuensi sama
50
Frekuensi generator dan frekuensi sistem harus sama.
Untuk menyamakan frekuensi, maka putaran generator
harus diatur, yaitu dengan cara mengatur katup governor (
aliran uap masuk turbin ).
Jika frekuensi generator lebih tinggi dari pada frekuensi
sistem, sistem akan mengalami sentakan beban MW dari
mesin, artinya mesin membangkitkan MW.
Sebaliknya jika generator frekuensinya lebih rendah dari pada
sistem, mesin akan mengalami sentakan MW dari sistem ,
artinya mesin menjadi motor (motoring).
-
Fase sama
51
Sudut fasa antara generator dan sistem harus sama.
Untuk menyamakannya fasa generator harus diatur, yaitu
dengan cara mengatur kecepatan generator dengan katup
governor.
Apabila terjadi perbedaan fasa antara generator dengan
sistem akan mengakibatkan sentakan
perpindahan daya antara mesin dan sistem.
Hal ini mengakibatkan kondisi gangguan dan terjadinya
sirkulasi arus antara mesin dan sistem yang besarnya
ditentukan oleh perbedaan antara keduanya.
-
Pra sinkronisasi generator
52
Sebelum melakukan sinkronisasi generator dengan sistem
jaringan (infinite bus), pastikan bahwa :
Pemutus tenaga ( circuit breaker ) generator dalam keadan terbuka
Pemutus tenaga sistem eksitasi generator dalam keadan terbuka.
Mesin berputar pada putaran nominal dengan governor pada posisi
minimum.
Semua kondisi unit normal dan memuaskan untuk di
sinkronisaikan.
Sistem jaringan telah bertegangan dan pemisah (disconnecting
switch) pada bus sudah masuk.
-
Sinkronisasi manual
53
Prosedur sinkron pada generator secara manual :
1) Naikkan putaran mesin dengan kontrol governor hingga putarannya sama dengankecepatan frekuensi sistem.
2) Periksa sistem eksitasi, kemudian masukan pemutus tenaga penguat medan ( field breaker ).
3) Naikan arus eksitasi, periksa tegangan generator bila tegangan generator mencapainormal, masukan sistem pengatur tegangan (AVR ) ke posisi auto.
4) Masukan switch synchroscope keposisi manual. Dan lihat apakah kecepatan mesin fast atau slow dibanding kecepatan sistem.
5) Atur eksitasi agar tegangan generator sama dengan tegangan sistem.
6) Atur frekuensi dan sudut fasa dengan menggunakan kontrol governor agar synchroscope berputar perlahan kearah fast.
7) Pada saat jarum synchroscope mendekati titik nol (jam 12), tekan tombol pemutustenaga generator sehingga CB masuk pada saat jarum menunjuk titiknol. Generator telah sinkron.
8) Matikan peralatan sinkronisasi dan selektor switch.
-
Generator beroperasi terpisah
Apabila Generator beroperasi secara terpisah (
Isolated system) :
Daya aktif dan reaktif yang disuplai oleh Generator
ditentukan oleh jumlah kebutuhan beban yang
tersambung.
Set point, governor dari Generator akan mengendalikan
frekwensi operasi sistem daya.
Arus medan (set point regulator medan )
mengendalikan tegangan terminal sistem daya.
-
Operasi Paralel Generator
Persyaratan Operasi Paralel Generator :
Tegangan sama antara running dan incoming.
Frekwensi sama.
Sudut phase gelombang arus bolak-balik sama
Urutan phase sama.
-
Paralel Generator
Generator beroperasi
paralel, dengan menaikkan
set point governor dari
salah satu generator (G2),
maka frekwensi sistem
naik dan daya aktif yang
disuplai oleh generator
naik, sementara daya aktif
yang disuplai generator
lainnya (G1)turun.
-
Paralel Generator
Generator beroperasi
paralel, dengan menikkan
set ponit governor salah satu
generator (G2), tanpa
manaikkan frekwensi sistem
atau konstan, sementara
generator lainnya (G1)
menurunkan set point
governor,
-
Paralel Generator
Generator beroperasi paralel, dengan menaikkan salah satu arus medan
(G2), maka tegangan sistem naik, dan daya reaktif yang disuplai ke sistem
naik, sementara daya reaktif generator lainnya (G1) akan turun.
-
Paralel Generator dengan Infinite Bus
Jaringan infinite bus adalah jaringan sistem daya yang sangat
besar dan luas yang terhubung secara interkoneksi dari unit-
unit pembangkit.
Jika generator terhubung ke sistem infinite bus maka
pengaturan arus eksitasi/penguatan medan tidak
berpengaruh pada perubahan tegangan sistem, melainkan
berpengaruh pada pengaturan aliran daya reaktif ke sistem
-
Pengaturan Daya Aktif Pengaturan daya aktif ( P ) unit pembangkit yang terhubung pada
sisten infinte bus adalah dengan mengatur governor, yang berarti
mengatur jumlah bahan bakar pada PLTD, PLTG atau uap pada
PLTU, PLTP.