Kerja Paralel Generator

Click here to load reader

download Kerja Paralel Generator

of 57

  • date post

    31-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    308
  • download

    66

Embed Size (px)

description

Prinsip

Transcript of Kerja Paralel Generator

  • I.9 KERJA PARALELUntuk melayani beban listrik, untuk rumah tangga, industri, dan pemerintahan, maka biasanya generator dioperasikan secara paralel. Kerja paralel adakalanya dilakukan antara generator dengan catu daya jaringan listrik (PLN).Pengoperasian paralel dimaksudkan sebagai upaya melaksanakan kontinuitas pelayanan.Untuk memparalel dua catu daya, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yakni:

  • LANJUTHarga sesaat ggl ke dua generator harus sama besarannya, dan bertentangan dalam arah. Atau harga sesaat ggl generator harus sama dalam besarannya dan bertentangan dalam arah dengan harga efektif tegangan jala-jala.Frekwensi kedua generator atau generator dengan jala-jala harus sama.Fasa kedua generator harus sama dan bertentangan setiap saat.Urutan fasa kedua generator harus sama.

    Ketika dua catu daya yang diparalel teleh benar-benar sinkron, maka besarnya tegangan terminalnya akan tepat sama dan berlawanan arah, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah :

  • LANJUTGambar diagram fasor generator terhubung paralelGambar (a) memperlihatkan ggl Ea1=Ea2, sehingga resultan gglnya sama dengan nol, sehingga tidak ada aliran arus sirkulasi Jika generator ke 2 mengalami perubahan kecepatan, maka Ea2 akan jatuh kembali (vektor berputar berlawanan arah jarum jam) sejauh a, seperti ditunjukkan pagambar (b). Walaupun besar gglnya sama besar, tetapi resultan gglnya ER yang akan menyebabkan mengalirnya arus sinkronisasi yang besarnya :

    Ea1

    Ea2

    j1

    j2

    q

    a

    Ea1

    Is

    ER

    Ea2

    j1

    j2

    q

    a

    Ea1

    Is

    ER

    Ea2

    (a)

    (b)

    (c)

  • LANJUTDimana Zs adalah impedansi sinkron kumparan fasa kedua generator (atau dari satu generator, jika dihubungkan ke jala-jala tak berhingga).Arus Is terbelakang terhadap ER dengan sudut q, dengan q = tan-1(Xs/Ra). Arus Is membangkitkan arus pembangkitan pada generator-1 dan arus motoring pada generator-2.Arus sinkronisasi ini cenderung ( sebagai pembangkit) dan mempercepat putaran generator-2 (sebagai motor), agar keduanya kembali sinkron.Dengan cara yang sama, jika Ea2 cenderung mendahului fasanya sebesar a, maka Is menjadi arus pembangkit untuk generator-2 yang cenderung untuk memperlambat, dan menjadi arus motoring pada generator-1, yang cenderung mempercepat.

  • LANJUTHingga setiap kecenderungan keluar dari keadaan sinkron akan menyebabkan timbulnya arus sinkronisasi yang juga menghasilkan kopel sinkron, agar dengan cepat keadaan dapat kembali keadaan sinkron.Arus Is akan meningkatkan arus beban pada saat generator dibebani.Adapun penurunan rumus daya sinkron, dapat dijelaskan pada diagram fasor daya sinkronisasiGbr diagram fasor penurunan daya sinkronisasi

    j

    q

    a

    Es

    Is

    Ia

    IaxRa

    Ia Xs

    Ia Zs

    Ea

    Ea

    0

    d

    V

  • LANJUTDari gbr fasor penurunan daya sinkron dapat diperoleh arus bebanBesarnya daya sinkron diberikan:Untuk beberapa alasan, sudut a berubah menjadi (a d), karena V dijaga konstan, akibat perubahan d, penambahan ggl, yaitu Es = 2.Ea sin(a/2) akan dihasilkan, yang akan mempengaruhi besarnya arus sinkron:

  • LANJUTDaya internalnya menjadi;Perbedaan antara P dan P memberikan daya sinkronisasi.Pada kasus sinkronisasi generator kondisi tanpa beban tegangan rel (busbar) konstan, untuk operasi normal, Ea sama dengan V (Ea berimpit dengan V, sehingga a=0), maka sin(q+a)=sin q.

  • LANJUTUntuk keberhasilan operasi paralel, semua pembangkit harus mempunyai frekwensi sama besar.Jika penggerak mula pada generator tidak dapat menjaga kecepatan rotasi yang tetap, operasi sinkron dari sejumlah generator tidak mungkin tercapai.Jadi generator-generator tersebut tidak dapat menjaga kondisi sinkron, maka secarta otomatis akan timbul torsi sinkronisasi. Torsi ini akan menimbulkan keadaan osilasi atau ayunan (swing).Setiap generator sinkron mempunyai periode waktu natural dari osilasi beban.Banyak penyebab terjadinya ayunan fasa pada generator, diantara terjadinya variasi beban.Jika periode waktu osilasi ini berimpit dengan perioda waktu natural generator, maka amplitudo osilasi sangat besar, sehingga mengayunkan mesin kelaur dari keadaan sinkron.Waktu osilasi beban untuk generator tanpa kumparan peredam:

  • LANJUTDengan T adalah kopel sinkronisasi generator sistem 3 fasa yang besarnya:Dengan Ts adalah kopel sinkronisasi generator yang besarnya

  • LANJUTSebuah generator 3 fasa terhubung bintang memiliki daya nominal 3.000 kVA, 6 kutup, bekerja pada jala-jala tak hingga 6.000V,50Hz.Tentukan daya dan kopel sinkron per satu derajat mekanik perpindahannya.Untuk keadaan tanpa beban dengan penguat diseting sehingga memiliki tegangan 6.000V pada rangkaian terbuka.Untuk keadaan beban penuh pada faktor daya 0,8 terbelakang.Dimana resistansi jangkar sebesar 0,01 pu dan reaktansi sinkron 1,20 pu.CONTOH

  • LANJUTPenyelesaianSudut torkaGenerator 3 fasa terhubung Y S = 300kVA, f = 50 Hz. V = 6.000V, p = 6 kutub, Ra = 0,01pu, dan Xs = 1,20pu

  • LANJUTDaya sinkronisasi dan torka sinkronisasi kondisi tanpa beban adalah

  • LANJUTTorka sinkronisasi kondisi tanpa beban adalah

  • LANJUTDaya dan torka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.Tegangan yang dibangkitkan generator pada saat sinkronisasi adalahDaya dan torka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.

  • LANJUTTorka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.

  • LANJUTSebuah generator 3 fasa terhubung bintang memiliki daya nominal 4.000 kVA, 6 kutup, bekerja pada jala-jala tak hingga 5.000V,50Hz.Tentukan daya dan kopel sinkron per satu derajat mekanik perpindahannya.Untuk keadaan tanpa beban dengan penguat diseting sehingga memiliki tegangan 4.000V pada rangkaian terbuka.Untuk keadaan beban penuh pada faktor daya 0,8 terbelakang.Dimana resistansi jangkar sebesar 0,02 pu dan reaktansi sinkron 1,40 pu.PRAKTEK

  • I.10. Prosedur Pelaksanaan Kerja ParalelDengan menganggap suatu generator akan diparalelkan dengan generator lain yang telah lebih dulu beroperasi atau dengan suatu jaringan listrik yangtelah dipasok oleh beberapa generator yang dikelola oleh perusahaan listrik.Untuk menghubungkan perlu dilakukan suatu prosedur yang tepat, agar proses memparalelkan generator dapat berhasil dengan tepat dan baik.

    Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut:Mula-mula generator diputar oleh penggerak mula mendekati putaran sinkronnya, lalu penguatan arus eksitasi diatur hingga tegangan terminal generator sama dengan jaringan listrik atau dengan generator yang telah terlebih dahulu beroperasi.Pastikan frekwensi dan urutan fasa kedua tegangan (generator dan jala-jala) harus sama.

  • LANJUTUntuk alat deteksi frekwensi dan ururan fasa kedua sistem pembangkit dapat digunakan Metode Lampu Sinkronisasi.Metode Lampu sinkronisasi menggunakan tiga lampu yang dihubungkan sistem gelap terang.Jika rangkaian untuk paralel itu benar (urutan fasa sama) maka lampu L1,L2, dan L3 akan terang gelap dengan frekwensi fL-fg. Sehingga apabila ketiga lampu sudah tidak berkedip ( L2 dan L3 terang )berarti fL= fg, dan lampu L1 padam berarti tegangan generator B sama tegangan generator AGambar Metode dengan menggunakan lampu sinkronisasi generator

    GeneratorB

    GeneratorA

    BebanListrik

    L1

    L2

    L3

    V

    fL

    fg

  • LANJUTUntuk mengetahui bahwa fasa kedua tegangan pada generator B sama dengan generator A , dapat dilihat dari lampu L1,L2, dan L3 yang untuk hubungan diatas L1 akan mati, dan L2, dan L3 menyala sama terang.Frekwensi generator diatur oleh penggerak mula, sedang besar tegangan diatur oleh penguat medan.Jika rangkaian paralel itu salah (urutan fasa tidak sama) maka lampu L1, L2, dan L3 akan hidup-mati bergantian dengan frekwensi fL+fg.

  • I.11. Kerja Paralel Antar GeneratorPembagian beban generator yang bekerja paralel dipengaruhi oleh dua hal; yaitu besarnya daya masuk pada penggerak mula dan pengubahan arus eksitasinya

    Efek pengubahan eksitasiMisal generator A dan generator B bekerja paralel dan masing-masing memasok arus sebesar I, sehingga total arus beban yang dipasok sebesar 2I.Kemudian penguatan GA dinaikkan, sehingga Ea > Eb yang berakibat mengalirnya arus sirkulasi:

  • LANJUTGambar Skema rangkaian Paralel GeneratorDengan catatan ZA=ZB, sehingga ZA+ZB= 2Zs.Arus Is ini mempengaruhi arus beban pada GA dan GB secara vektoris, sehingga besarnya arus GA sebesar Ia dengan faktor daya cos jA dan arus GB sebesar Ib dengan faktor daya cos jB.

    EA

    EB

    IA

    IB

    IS

    IS

    GA

    GB

    IA = IB = I

    2I

    2I

  • LANJUTPerubahan ini hampir tidak berpengaruh pada besarnya daya reaktif beban, namun berpengaruh pada perubahan daya reaktif yang dipikul oleh generator.Berikut ini gambar segitiga daya akibat perubahan penguatan pada generator yang bekerja paralel;Gambar Segitiga daya generator yang terhubung paralel akibat efek pengubahan eksitasi

    jA

    S

    jB

    Qbeban

    Pbeban

    GA

    GB

    Kondisi 1

    PA = PB = PbebanjA = jB

    jA

    S

    jB

    Qbeban

    Pbeban

    GA

    GB

    Kondisi 2

    PA

    PB

    PB

    PA

  • LANJUTPada kondisi 1 beban yang dipikul GA dan GB sama besarnya, namun ketika penguatan GA dinaikkan, maka cosjA meningkat dan mengakibatkan besarnya daya reaktif yang ditanggung GA menurun, yang berakibat GB menanggung limpahan daya reaktif GA dan cosjB menjadi menurun.

    2. Efek pengubahan GavernorJika penguatan ke dua generator yang diparalel dijaga tetap, dan misalkan penagturan gavernor generator A dinaikkan, maka kecepatan generator A tidak dapat melebihi kecepatan (over run) gen