1

Unit PLTA Kota Panjang

START SEQUENCE (URUTAN START) Sebelum menstart turbin dan generator, ijin operasi harus diberikan untuk

memastikan bahwa peralatan benar-benar siap operasi. Starting unit dilakukan dari Back-up desk atau dari remote control (komputer scada). Sebelum unit distart periksa kondisi peralatan seperti dibawah ini :

PRE

-STA

RT C

ON

DIT

ION

a. 11 kV circuit Breaker Ready b. Excitation Ready c. Main Transformer Energized d. 11 kV Switch gear isolated closed. e. Guide Vanes Close. f. Intake gate fully open. g. Governor turbine in auto. h. Governor turbine ready. i. No trip or alarm active. j. MCC ready. k. Syncroniser in auto. l. Braking lifting in position.

Setelah semua indikasi diatas terpenuhi pada back-up panel muncul indikasi ready dan pada komputer scada akan muncul Indikasi ready load opeerasi dan unit siap dioperasikan. Jika Start dari back-up tekan tombol Release dan Start dan jika start dari komputer scada click Load Operasi pada mimic Sequence Start. Setelah unit distart, maka komputer scada akan memberi sinyal untuk :

REA

DY

STEP 1 a. Switch Off generator heater. b. Start duty governor oil pump.

TURB

INE

AU

XIL

IARI

ES O

N c. Start raw water pump.

d. Start cooling water pump. e. Start shaft seal pump. f. Start high pressure oil pump. g. Start oil head bearing oil feed. Setelah kondisi diatas selesai, maka komputer mengkonfirmasikan kondisi di atas sebagai berikut : a. Generator heater Off. b. Governor oil pressure Normal. c. Governor oil pump Running. d. Raw water pump Running. e. Turbine guide bearing water flow Normal. f. Turbine shaft seal cooling water flow Normal. g. Bearing oil pressure and runner hub Normal. h. High pressure oil pump On pressure Normal. Sequence stage 1 selesai.

Kemudian komputer memberikan sinyal untuk menswitch off generator Brake dan mengkonfirmasikan bahwa generator brake OFF. STEP 2

GENERATOR BRAKE OFF Sequence stage 2 selesai.

2

Unit PLTA Kota Panjang

Kemudian komputer memberikan signal untuk start turbine : STEP 3

a. Runner blade ke posisi start (-9 o)

TURB

INE b. Guide vanes ke posisi start 1 (20%).

STA

RT

c. Saat putaran turbin mencapai lebih dari 30 % (60 rpm), maka runner blade ke posisi service (-16 o ).

d. Saat putaran turbin lebih dari 90% (180 rpm), maka guide vanes ke posisi start 2 (8% yang berarti kembali mengurangi bukaannya).

Sequence stage 3 selesai. Pada saat putaran turbin mencapai 95%, maka komputer scada memberikan signal : STEP 4

EXCI

TATI

ON

O

N

a. Oil vapour exhaust ON. b. Excitasi Auto. c. High pressure oil pump OFF. Kemudian komputer scada mengkomfirmasikan bahwa oil vapour ON dan excitasi operasi (ON) dan tegangan generator NORMAL. Sequence stage 4 selesai. Sampai stage 4 ini unit beroperasi pada kondisi full speed no load. Kemudian setelah fasilitas syncron aktif (setelah tegangan sama, frekuensi sama dan sudut phasa sama) maka generator breaker CLOSED.

STEP 5

GENERATOR BREAKER CLOSED

Sequence stage 5 selesai. Unit siap dibebani sesuai dengan perintah dispatch center (UPB).

START

-160

-90

Guid

e Va

ne

Ope

ning

8%

20%

START n > 90%

POS. NO 2

n > 95% n = 100%

Posisi Guide Vane dan Runner Blade dari start sampai berbeban

GENERATOR BREAKER CLOSED

LOAD OPERATION

n > 30%

POS. NO 1

Runn

er B

lade

Po

siti

on

SERVICE

EXCITATION ON

3

Unit PLTA Kota Panjang

TURBIN KAPLAN Prinsip kerja dari turbin kaplan adalah dengan mengatur bukaan guide vanes dan runner blade untuk mendapatkan tenaga yang optimum. Bukaan guide vanes tergantung dari besarnya beban yang dihasilkan. Sedangkan besarnya bukaan runner blade tergantung dari bukaan guide vanes dan tinggi jatuh air (net head). Dibawah ini ditampilkan tabel hubungan guide vanes, net head dan runner blade.

Runner Blade Angle ( o) Net Head (Tinggi Jatuh dalam meter)

Sudut Buka Guide Vanes

( o) 31.70 38.10 43.00 44.40 10 -13.7 -12.9 -12.8 -12.6 12 -12.4 -11.2 -11.0 -10.4 14 -10.5 -9.0 -8.2 -7.7 16 -8.2 -6.5 -5.4 -4.9 18 -6.2 -4.2 -2.9 -2.4 20 -4.0 -2.2 -0.6 -0.1 22 -2.3 0.0 1.9 2.5 24 -0.5 2.5 4.4 4.8 26 1.6 4.6 6.1 6.5 28 3.7 6.4 7.8 8.2 30 5.1 8.2 9.3 9.7 32 6.4 9.6 10.8 11.2 34 7.8 11.1 12.3 12.7

Catatan : Maksimum bukaan guide vanes 34o (tetapi dalam operasi Guide

vanes diset 90 %. Maksimum bukaan runner blade +8.5o dan minimum bukaan runner blade 16o.

Berapa besar daya yang dihasilkan oleh turbin juga tergantung dari tinggi jatuh dan jumlah air yang melewati guide vanes (turbin discharge dalam meter cubic per detik), semakin tinggi tinggi jatuh maka dengan bukaan guide vanes yang sama akan menghasilkan daya yang lebih besar. Tabel dibawah ini memperlihatkan hubungan antara guide vanes , tinggi jatuh dan turbin discharge.

Turbin Discarge (meter cubic per detik) Net Head (Tinggi Jatuh dalam meter)

Sudut Buka Guide Vanes

(o) 31.70m 38.10m 43.00m 44.40m 10 24.1 27.6 28.2 28.8 12 29.6 35.0 37.0 38.4 14 37.0 43.2 47.4 48.2 16 44.5 51.6 56.9 58.1 18 52.3 60.4 67.0 68.4 20 60.5 69.2 76.9 78.7 22 67.9 78.5 86.8 88.2 24 75.6 88.0 96.6 98.5 26 83.8 97.7 106.4 108.8 28 92.7 107.4 116.0 119.1

4

Unit PLTA Kota Panjang

30 101.1 117.1 126.0 128.9 32 109.0 126.7 136.1 138.8 34 116 136.6 146.0 149.0

Sebagai contoh : pada tinggi jatuh 38.1 meter dan turbin discahrge sebesar 88.0 meter kubik perdetik, maka bukaan guide vane harus sebesar 24o dan bukaan runner blade harus +2.5o . Kondisi hubungan antara bukaan guide vanes, runner blade dan tinggi jatuh sudah di set untuk mendapatkan kerja turbin yang optimum. Apabila terjadi penyimpangan dari tabel di atas maka kerja dari turbin kurang optimum dan dapat menyebabkan terjadinya kavitasi. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan pada saat memgoperasikan unit : 1. Turbin jangan dioperasikan bila kondisi tinggi jatuh air kurang dari tinggi jatuh

minimum 31.70 m (atau tinggi elevasi air di dam kurang dari 73.5 m). 2. Turbin jangan di operasikan di bawah beban minimum dan diatas beban

maksimum. 3. Turbin jangan dioperasiakn jika tinggi permukaan air di tail race kurang dari

minimum 39.0 m. 4. Turbin jangan dioperasikan jika hubungan antara bukaan guide vanes dan

runner blade tidak sesuai dengan tabel diatas (kecuali pada saat start sampai sinkron).

I.5. PENGATURAN BEBAN. Pada saat unit sudah sinkron dengan sistim maka pengaturan beban dilakukan oleh governor. Tiap terjadi perubahan frekuensi disistim yang besarnya melewati nilai yang ditentukan (dead band) , maka governor akan meresponnya. Di governor ada parameter yang disebut dead band dan ep (speed drop). Jika dead band 0, maka setiap perubahan frekuensi di sistim akan direspon governor, sedangkan bila dead band 1 (0,25 Hz), maka jika terjadi perubahan frekuensi di sistim lebih dari 0,25Hz ( 49,87 Hz 50,13 Hz) maka governor akan merespon . Dan jika dead band 2 (0,5 Hz) maka bila di sistim terjadi perubahan frekuensi lebih dari 0,5 Hz (49,75 Hz 50,25 Hz) governor akan meresponnya. Berapa besarnya respon dari governor tergantung dari berapa besarnya ep (speed drop). Di governor diset ep 1 sebesar 2,5 % ( 1,25 Hz) dan ep 2 diset 5 % (2,5 Hz). Jika di governor pada saat unit operasi dipakai ep 1, maka jika terjadi frekuensi turun 0,25 Hz maka governor akan merespon untuk membuka guide vanes sebesar 21 % demikian juga bila terjadi kenaikan frekuensi 0,25 Hz maka governor akan merespon untuk menutup guide vanes sebesar 21 %. Gambar di bawah ini akan menjelaskan hubungan antara speed drop, dead band, bukaan guide vanes dan frekuensi. Untuk normal operasi dead band harus dipakai dead band 1 dan speed drop (ep 1), pada saat kondisi disturbed operasi maka dead band akan berubah menjadi dead band off dan ep tetap di ep 1. 1.6. TRIP dan ALARAM

5

Unit PLTA Kota Panjang

Selama unit beroperasi normal, maka bila terjadi ganguan di salah satu peralatan maka akan muncul indikasai alaram atau unit trip. Beberapa sinyal yang dapat menyebabkan unit trip :

1. Turbin. a. Over speed ( n > 110 %). b. Governor oil pressure low stage 2. c. Governor fault stage 2. d. Emergency push button.. e. Oil head lube oil flow low f. Guide vanes out of step. g. Turbine guide bearing pad temperature high stage 2. h. Turbine guide bearing oil temperature high stage 2. i. Turbine guide bearing oil level low stage 2. j. Turbine top cover water level high stage 2. k. Turbine vibrasi high stage 2. l. Turbine shaft seal flow low. m. Turbine cooling water flow low. n. Shaft seal water tank level low stage 2. o. Cooling water tank level low sage 2. p. Pressure tank level low stage 2. q. Hub accumulator top limit. r. Hub pressure low. s. Hub pressure high.

Untuk item a sampai item d termasuk kedalam immediate shutdown atau mechanical trip dalam arti jika unit trip dikarenakan item a sampai d, maka tidak akan terjadi kenaikan putaran. Sedangkan item e sampai s termasuk dalam controled shutdown atau electrical trip dalam arti jika unit trip dikarenakan item e sampai s, maka akan terjadi kenaikan speed.

2. Generator. a. RTD super vision trip. b. Generator upper guide bearing temperature high stage 2. c. Generator lower guide bearing temperature high stage 2. d. Generator thrust bearing temperature hig stage 2. e. Combine bearing oil flow low. f. Generator cooling water flow low. g. Braking against load. h. Emergency push button. i. Unit electrical protection trip. j. Excitation trip. k. Generator CO2. l. Stator winding temperature high stage 2. m. Intake gate no fully open. n. Intake gate emmergency lowering.

3. Main Transformer. a. Main transformer winding temperature high stage 2. b. Main transformer oil high stage 2. c. Main transformer bucholz relay trip. d. Main transformer pressure relief trip.

6

Unit PLTA Kota Panjang

e. Main transformer electrical protection trip. f. Hazard protection active.

Semua sinyal tersebut adalah sinyal trip, sedangkan sinyal alaram akan

dijelaskan ditiap penjelasan peralatan. 1.7. OPERASI GENERATOR

Saat unit akan start maka high pressure oil pump hidup untuk memberi lapisan film antara thrust bearing dengan generator shaft. Saat sequence start 1 selesai, maka generator brake OFF dan selanjutnya turbin start, pada saat putaran 95 % , maka excitasi in auto , oil vapour ON dan high pressure pump OFF. Unit akan secara automatis paralel (syncron) dengan sistem jika tegangan , frekuensi dan sudut phasa unit telah sama dengan system. Saat unit telah syncron dengan sistem maka besarnya daya yang dihasilkan tergantung dari Load Sett Point dan frekuensi di sistem, sebagai contoh pada saat load set point yang diset 30 MW sedangkan frekuensi di sistem lebih dari 50 Hz, maka beban unit akan sulit mencapai beban sesuai load set point. Begitu juga bila saat unit beroperasi terjadi penurunan frekuensi di sistem, maka unit kita beban unit kita akan naik melebihi load set point, besarnya kenaikan beban saat terjadi penurunan frekuensi tergantung dari speed drop (ep).

Daya maksimum 45 MVA /38 MW Tegangan generator 11 kV ! 5 % Arus generator 2362 A Tegangan excitasi 216 V dc Arus excitasi 876 A dc Factor Daya 0.86

Sedangkan besarnya daya reaktiv MVAR tergantung dari kondisi beban disistem jika kondisi beban disistem banyak beban reaktif maka generator akan memproduksi MVAR lebih banyak. Begitu pula sebaliknya jika disistem banyak menghasilkan MVAR, maka generator akan menyerap MVAR disistem dan berarti generator dengan MVAR negativ (-). Tegangan 11 kV yang dihasilkan generator akan dinaikan pada Main transformer 11 kV/150 kV . Saat ini main tarnsformer di set pada tap changer 2 dengan tegangan maksimal 152,7 kV jika tegangan primer 11 kV, bila saat operasi tegangan yang dihasilkan generator sebesar 11,30 kV, maka besarnya tegangan yang keluar dari main transformer adalah 156,8 kV. 1.8. LINE CHARGING

Kondisi line charging adalah kondisi saat sistem tidak bertegangan dan Unit distart untuk mengisi tegangan disistem. Perbedaan antara strat normal dengan line charging adalah kondisi main transformer. Saat normal start main tarnsformer harus bertegangan terlebih dahulu (energised) maka akan keluar indikasi ready start, sedangkan saat start line charging main tansformer tidak bertegangan. Pada saat kondisi line charging terpenuhi maka akan muncul indikasi ready line charging dan tahap selanjutnya sama dengan normal start. Pada line charging

7

Unit PLTA Kota Panjang

maka CB 11 kv akan langsung masuk dan tegangan akan bertahap naik sampai 11 kV dan mengisi tegangan sistem dan beban generator akan bertahap naik sesuai dengan beban disistem. Pada saat line charging daya yang digunakan untuk auxilary unit diambil dari emergency diesel . Jika tegangan generator lebih dari 9 kV maka secara automatis change over antara emergency diesel dengan Station service tranformer . 1.9. SHUTDOWN.

Prosedur untuk shutdown unit merupakan kebalikan dari prosedur untuk start.

Shutdown dapat dilakukan dari komputer dan back up panel. Jika dilakukan dari komputer maka klik shut down pada mimik sequence status kemudian pilih Axcept dan tekan enter. Jika shutdown dari back up panel tekan Release dan stop.. Jika perintah shutdown telah dilakukan, maka komputer scada akan memerintahkan unit untuk beroperasi pada load setting minimum dan excitasi no load, kemudian unit shutdown dengan sequence sebagai berikut :

1. CB 11 kV OFF (sequence satge 1). 2. Excitation OFF (sequence stage 2). 3. Turbine Stop , guide vanes close dan Runner Blade keposisi start (-9 o)

pada saat putaran kurang dari 95 % high pressure pump ON (sequence stage 3).

4. Generator Brake ON, saat putaran kurang dari 20 % (sequence stage 4). 5. Setelah putaran kurang dari 0.5 % dan dengan waktu tunda 30 detik,

maka semua auxilary OFF (sequence stage 5) Setelah unit shutdown maka unit berada dalam kondisi stand by.

8

Unit PLTA Kota Panjang

COOLING WATER SYSTEM Ada dua sistim sirkulasi cooling water yang digunakan untuk pendinginan peralatan turbin dan generator, yaitu close cooling water (sirkulasi tertutup) dan open cooling water (sirkulasi terbuka). Close cooling water digunakan untuk mendinginkan peralatan turbin dan generator sebagai berikut :

a. Turbin guide bearing. b. Generator air cooler. c. Generator combine bearing. d. Generator upper guide bearing.

Air pendingin yang digunakan untuk mendinginkan peralatan tersebut diatas akan didinginkan di heat exchanger dengan raw water (open cooling water). Air pendingin pada tangki close cooling water (sirkulasi tertutup) akan berkurang yang disebabkan oleh penguapan atau kebocoran dan jika levelnya sampai low akan diisi secara otomatis melalui pipa water supply. Sedangkan untuk open cooling water (sirkulasi terbuka) air diambil dari draft tube dan setelah mendinginkan close cooling water melalui heat exchanger dibuang kembali ke draft tube. Kapasitas air yang digunakan untuk setiap peralatan tersebut diatas adalah :

a. Turbine guide bearing 0.71 liter/detik b. Generator air cooler 3500 liter/ menit c. Generator combine bearing 1000 liter/menit d. Generator upper guide bearing 26 liter/menit.

Sedangkan kapasitas dari setiap pompa cooling water 4950 liter/menit. OPERASI COOLING WATER DAN RAW WATER Pompa cooling water dan raw water dapat dioperasikan secara lokal dan remote. Pada normal operasi kedua pompa tersebut dioperasikan secara remote. Sedangkan untuk pengoperasian secara lokal pindahkan posisi kunci pada panel dari remote ke posisi lokal, lalu pilih pompa 1 atau 2 yang akan dioperasikan kemudian tekan start. Sebelum menghidupan pompa pastikan bahwa semua katup untuk cooling water dan raw water terbuka. Kedua pompa cooling water dan raw water dilengkapi dengan non return valve sehingga tidak akan ada aliran balik menuju pompa. ALARM & TRIP Ada beberapa alarm di cooling water dan raw water yang harus diperhatikan selama unit beroperasi :

1. Cooling water level low. Alarm ini akan muncul jika level air di tangki cooling water mencapai level low dan level switch memerintahkan solinoid valve pada pipa water supply untuk membuka dan mengisi tangki cooling water sampai level high.

2. Cooling water level low low. Jika level di tangki cooling water mencapai low low maka unit akan trip.

9

Unit PLTA Kota Panjang

3. Make up time excesive. Alaram ini muncul jika waktu pengisian tangki cooling water dari level low sampai high melebihi waktu yang telah diseting/ditentukan.

4. Turbine guide bearing cooling water flow low, yaitu apabila aliran air pendingin pada guide bearing dibawah batas minimum (0.71 liter/detik), maka unit akan trip.

5. Raw water filter blocked. Alarm ini muncul jika raw water strainer mengeblok karena kerja motor berat (filter kotor).

6. 110 V dc control supply failure. Alarm ini muncul jika tegangan untuk control 110 V dc tidak ada , misalnya saat panel control di off.

PENUKARAN HEAT EXCHANGER Air yang telah mendinginkan peralatan turbin dan generator akan didinginkan di heat exchanger dengan raw water. Tiap unit dilengkapi dengan satu heat exchanger dan ada satu heat exchanger untuk stand by (untuk ketiga unit). Jika temperatur cooling water sudah tinggi maka akan muncul alarm (33o C), alarm ini akan hilang bila temperatur cooling water telah turun dibawah nilai seting (33o C). Tempeartur tersebut naik disebabkan tube di dalam heat exchanger tersebut sudah kotor sehingga proses perpindahan panasnya sudah berkurang dan untuk menurunkan temperatur tersebut maka lakukan pemindahan heat exchanger dari unit yang alarm ke heat exchanger stand by. Hal yang terpenting dalam pemindahan heat exchanger tersebut adalah jangan sampai ada aliran cooling water yang menuju flow relay (pada bearing) terhenti. Contoh pemindahaan heat exchanger dari unit satu ke stand by. 1. Buka valve masuk raw water ke heat exch. stand by dari unit 1 (RW VV 012220) 2. Buka valve arah keluar raw water dari heat exchanger stand by (RW VV 012219) 3. Tutup valve keluar raw water dari heat exchanger unit 1 (RW VV 012217) 4. Tutup valve masuk raw water keheat exchanger unit 1 (RW VV 012213) 5. Buka valve keluar cooling water dari stand by heat exchanger (CW VV 011415) 6. Buka valve masuk cooling water kestand by heat exchanger (CW VV 011414) 7. Tutup valve keluar cooling water dari unit 1 heat exchanger (CW VV 011412) 8. Tutup valve masuk cooling water keunit 1 heat exchanger (CW VV 011413) Contoh pemindahan dari stand by heat exchanger ke heat exchanger unit 1 : 1. Buka valve masuk raw water keheat exchanger unit 1 (RW VV 012213) 2. Buka valve keluar raw water dari heat exchanger unit 1 (RW VV 012217) 3. Tutup valve keluar raw water dari heat exchanger stand by (RW VV 012219) 4. Tutup valve masuk raw water keheat exchanger stand by (RW VV 012220) 5. Buka valve keluar cooling water dari heat exchanger unit 1 (CW VV 011412) 6. Buka valve masuk cooling water keheat exchanger unit 1 (CW VV 011413) 7. Tutup valve keluar cooling water dari stand by heat exchanger (CW VV 011415) 8. Tutup valve masuk cooling water kestand by heat excahnger (CW VV 011414) Prosedur diatas sama untuk unit 1 unit 2 dan unit 3.

Posisi Guide Vane dan Runner Blade dari start sampai berbeban TURBIN KAPLAN