Download - Sistem Pengaman Elektris Pada Generator PLTGU PT P

PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIK DIVISI OPERASIONAL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP (1 JULI 2008 S/D31 JULI 2008)

KERJA PRAKTEK SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS PADA GENERATOR PLTGU PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIK NALENDRA PERMANA DANIEL PRAHARA EKA RAMADHANI EKO PRASETYO DOSEN PEMBIMBING IR. SJAMSJUL ANAM, MT NRP 2205100081 (1) NRP 2205100087 (1) NRP 2205100092 (1)

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2008

PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIK DIVISI OPERASIONAL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP (1 JULI 2008 S/D31 JULI 2008)

KERJA PRAKTEK SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS PADA GENERATOR PLTGU PT PJB UNIT PEMBANGKITAN GRESIK NALENDRA PERMANA DANIEL PRAHARA EKA RAMADHANI EKO PRASETYO NRP 2205100081 (1) NRP 2205100087 (1) NRP 2205100092 (1)

DOSEN PEMBIMBING Ir. SJAMSJUL ANAM, MT

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2008

(Halaman ini sengaja dikosongkan)

iv

Sistem Pengaman Elektris Pada Generator PLTGU PT PJB Unit Pembangkitan Gresik

KERJA PRAKTEKDiajukan Guna Memenuhi Sebagian Persyaratan kurikulum Fakultas Teknologi Industri Program Sarjana Pada Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Menyetujui : Dosen Pembimbing

Ir. Sjamsjul Anam, MT NIP. 131 918 686 Mengetahui : Ketua,

( Dr. Ir. Mochamad Ashari, M.Eng.) NIP.131 918 688

SURABAYA OKTOBER, 2008


vi

Sistem Pengaman Elektris Pada Generator PLTGU PT PJB Unit Pembangkitan Gresik

Tempat Pengesahan Tanggal

: :

Gresik Oktober 2008

Mentor,

Penanggung Jawab,

Ir. Agus Sulijantoko NIP. 5777047

Akhmad Sujudi, ST NIP. 5779004


viii

KATA PENGANTARSegala puji kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan laporan hasil Kerja Praktek di PT PJB Unit Pembangkitan Gresik Divisi Operasional PLTGU. Kerja praktek ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan program studi Strata-1 pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Melalui kegiatan ini mahasiswa dapat melihat langsung kegiatan-kegiatan dan peralatan-peralatan dalam bidang teknik sistem tenaga dan menghubungkannya dengan teori yang telah diperoleh dalam perkuliahan. Tak lupa kami sampaikan penghargaan dan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam melaksanakan kerja praktek dan menyusun laporan ini sehingga dapat terselesaikan dengan baik, khususnya kepada : 1. Bapak Dr.Ir. Mochamad Ashari, M.Eng. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Instintut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 2. Bapak Ir. Soedibjo, MM selaku Ketua Sie Kerja Praktek Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Instintut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 3. Bapak Ir. Sjamsjul Anam, MT selaku dosen pembimbing kerja praktek kami.

Laporan Kerja Praktek Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro FTI ITS 2008

ix

4. Bapak Ir. Agus Sulijantoko selaku mentor kerja praktek kami di PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. 5. Bapak Akhmad Sujudi, ST selaku penanggung jawab yang telah membantu kelancaran proses kerja praktek kami di PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. 6. Bapak Suprapto Supardi, bapak Moch. Saleh, bapak Hari Susanto, bapak Ph Choirul Anam, bapak Eko Rusmadi, bapak Suyando Kadi, dan bapak Slamet Hartono yang telah membimbing kami selama kerja praktek. 7. Bapak Sidiq, dan seluruh pegawai di PT PJB Unit Pembangkitan Gresik Divisi Operasional PLTGU, yang bersedia meluangkan waktu dan membagi ilmunya dengan kami. 8. Seluruh rekan rekan bidang studi Teknik Sistem Tenaga dan rekanrekan e-45 yang selalu membantu dan membagi waktu bersama kami. 9. Pak Sugeng yang tidak bosan-bosan mengurus proses administrasi. 10. Segenap keluarga yang telah memberikan semangat dan doa restu. 11. Semua pihak yang telah membantu demi terselesaikannya laporan Kerja Praktek ini. Kami menyadari akan adanya kekurangan-kekurangan dalam penulisan laporan ini karena keterbatasan wawasan dan pengetahuan kami. Untuk itu kami mengharapkan kritik dan saran membangun dari semua pihak agar dapat lebih baik di masa yang akan datang.Akhirnya kami berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi semua pihak. Surabaya, Agustus 2008 Penyusun


x

DAFTAR ISICover Luar ..................................................................................... Cover Dalam .................................................................................. Halaman Pengesahan Jurusan ........................................................ i iii v

Halaman Pengesahan Instansi ........................................................ vii Kata Pengantar ............................................................................... Daftar Isi ........................................................................................ Daftar Gambar ............................................................................... Daftar Tabel ................................................................................... ix xi xv xix

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ......................................................................... 1.2 Waktu dan Tempat Pelaksanaan .............................................. 1.3 Tujuan Kerja Praktek ............................................................... 1.3.1 1.3.2 Tujuan Umum ............................................................. Tujuan Khusus ............................................................ 1 3 4 4 4 5 5 6

1.4 Batasan Penulisan .................................................................... 1.4 Sistematika Penulisan .............................................................. 1.5 Metode Pengumpulan Data .....................................................

II. PROFIL PT PEMBANGKITAN JAWA BALI (PJB) UNIT PEMBANGKITAN GRESIK 2.1 Nama perusahaan ..................................................................... 2.2 Filosofi, Visi, dan Misi Perusahaan ......................................... 9 9


xi

2.3 Lokasi Perusahaan .................................................................... 10 2.4 Sejarah Perusahaan ................................................................. 2.5 Struktur Organisasi Perusahaan .............................................. 2.6 Spesifikasi Teknis PLTGU Gresik .......................................... 2.6.1 2.6.2 Komponen Mekanis dan Elektris ................................ Proses Pembangkitan Listrik PLTGU ........................ 10 13 25 28 41

III.SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS GENERATOR PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK 3.1 Klasifikasi Gangguan Pada Generator ...................................... 45 3.2.1 3.2.2 3.2.3 Gangguan Listrik .......................................................... 45 Gangguan Mekanis ....................................................... 48 Gangguan Sistem ......................................................... 49

3.2 Klasifikasi Relay Pengaman Elektris Generator ....................... 52

IV. APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS GENERATOR PADA PLTGU GRESIK 4.1 Peralatan Pengaman Elektris Generator ................................ 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8 Generator Solid State Overvoltage Protection .......... Stator Earth Fault Protection 100% .......................... Stator Earth Fault Protection 80% ............................ Generator Reverse Power Protection ........................ Rotor Earth Fault Protection ..................................... Generator Negative Phase Sequence Protection ....... Generator Solid State Differential Protection ........... Generator Definite Time Overcurrent Protection ..... 67 69 71 73 77 79 80 82 84


xii

4.1.9

Generator Solid State Frequency Protection .............

86 88 90 91 92 92 94 95 96 98 100 102

4.1.10 Generator Out of Step Protection .............................. 4.1.11 Generator Impedance Protection ............................... 4.1.12 Generator Loss of Field Protection ........................... 4.2 Peralatan Pendukung Pengaman Elektris Generator ............. 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.2.7 Power Supply ............................................................ Potential Transformer ................................................ Current Transformer .................................................. Circuit Breaker ........................................................... Disconnecting Switch ................................................ Tripping Matrix ......................................................... Trip Relay Sub System ..............................................

V. PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................................. 105

5.2 Saran ........................................................................................ 107

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP PENULIS


xiii



xiv

DAFTAR GAMBARGambar 2.l Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Lokasi PT PJB UP Gresik ..................................... 10 Diagram Struktur Organisasi PT PJB UPGresik .. 14 Area PLTGU Gresik ............................................. 26 Single Line Diagram PT PJB UP Gresik .............. 27 Komplek Turbin Gas ............................................. 28 Inlet Guide Vanes ................................................. 29 Compressor .......................................................... 30 Heat Recovery Steam Generator .......................... 33 Single Line Diagram Gardu Induk Pembangkit 150 kV .................................................................. 38 Gambar 2.10 Single Line Diagram Gardu Induk Pembangkit 500 kV .................................................................. 39 Gambar 2.11 Gambar 3.l Gambar 3.2 Gambar 3.3 Skema Pembangkitan PLTGU ............................. 44 Gangguan Stator Hubung Singkat 3 Fasa ............. 46 Gangguan Stator Hubung Singkat 2 Fasa ............. 46 Gangguan Stator Hubung Singkat 1 Fasa ............. 47 ke Tanah Gambar 3.4 Penempatan Peralatan Pengaman Elektris pada Generator ...................................................... 52 Gambar 3.5 Single Line Diagram Rele Tegangan Lebih pada Generator ...................................................... 54 Gambar 3.6 Single Line Diagram Rele Gangguan Stator Hubung Tanah ...................................................... 56


xv

Gambar 3.7

Single Line Diagram Rele Gangguan Stator Hubung Tanah Terbatas ....................................... 56

Gambar 3.8 Gambar 3.9

Single Line Diagram Rele Daya Balik ................. 58 Single Line Diagram Rele Gangguan Rotor Hubung Tanah ....................................................... 59

Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13

Single Line Diagram Rele Diferensial .................. 61 Single Line Diagram Rele Arus Lebih ................. 62 Single Line Diagram Rele Impedansi ................... 64 Diagram Rele Kehilangan Medan Penguat Rotor ..................................................................... 65

Gambar 3.14

Single Line Diagram Rele Kehilangan Sinkronisasi .......................................................... 66

Gambar 4.1

Single Line Diagram Sistem Pengaman Elektris Generator pada PLTGU Gresik ............... 68

Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5

Siemens 7RE2110/59G ......................................... 70 Siemens 7UE2210/64G-1 ..................................... 72 Siemens RE2610/64G-2 ........................................ 74 Rangkaian Pengaman Stator Hubung Tanah Siemens 7RE2610/64G-2 ...................................... 75

Gambar 4.6

Rangkaian Ekivalen pada Transformator Pentanahan ............................................................ 75

Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar 4.10 Gambar 4.11

Siemens 7RM3410/32G ........................................ 78 Siemens 7UU22 10/64F ....................................... 80 Siemens 7US22/24G ............................................ 82 Siemens 7UD2110/87G ........................................ 83 Siemens 7SJ3110/50-51E ..................................... 85


xvi

Gambar 4.12 Gambar 4.13 Gambar 4.14 Gambar 4.15 Gambar 4.16 Gambar 4.17 Gambar 4.18 Gambar 4.19 Gambar 4.20 Gambar 4.21

Siemens 7RP2310/81G ......................................... 87 Siemens 7VM3110/78G ....................................... 89 Siemens 7SV11 ..................................................... 93 Potential Transformer Pengukuran 150kV .......... 95 Current Transformer Pengukuran 150kV ............ 96 SF6 Circuit Breaker 500 kV ............................... 98 Disconnecting Switch 150 kV Pada GI PLTU .... 99 Siemens 7TA21 ................................................... 100 Alamat Rele Pengaman pada Tripping Matrix ... 101 Siemens 7UW13 .................................................. 102


xvii



xviii

DAFTAR TABELTabel 2.l Tabel 2.2 Kapasitas Daya PT PJB UP Gresik ...................... 12 Spesifikasi teknis generator pada PLTGU Gresik untuk setiap blok turbin gas .................................. 32 Tabel 2.3 Spesifikasi teknis generator pada PLTGU Gresik untuk setiap blok turbin uap ................................. 36


xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Salah satu sasaran dari tujuan nasional Indonesia adalah mencapai suatu struktur ekonomi yang mantap dan seimbang, ditunjang oleh kekuatan dan kemampuan yang tangguh dari sektor pertanian, perkembangan sektor industri yang kokoh, ditambah stabilitas nasional yang mantap dan dinamis. Sejalan dengan usaha untuk mengembangkan sektor industri yang kokoh maka perlu diciptakan suatu keseimbangan antara dunia pendidikan dan industri untuk menghasilkan sarjana yang memiliki pemahaman dan keterampilan yang berkaitan dengan pengembangan teknologi dan bidang-bidang penerapannya. Dengan kemampuan akademis yang handal dan keterampilan aplikasi di bidang industri yang cukup, tenaga-tenaga kerja itu nantinya bisa mengembangkan kreativitas dan penalaran untuk memberikan sumbangan pemikiran dalam pembangunan industri Indonesia. Perkembangan industri di Indonesia dewasa ini cukup pesat. Sehubungan dengan hal itu perguruan tinggi sebagai tempat untuk menghasilkan sumber daya manusia yang berkualitas, berkepribadian mandiri, dan memiliki kemampuan intelektual yang baik merasa terpanggil untuk semakin meningkatkan mutu outputnya. Ditinjau dari kondisi bangsa sebagai aktualisasi kehidupan manusia secara komunal, maka pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mempunyai


1

peranan yang penting dalam kemajuan bangsa sekaligus mempengaruhi keberhasilan pembangunan masyarakat yang mandiri. Pengembangan IPTEK berfungsi sebagai sarana percepatan peningkatan sumber daya manusia, perluasan kesempatan kerja, peningkatan harkat dan martabat bangsa sekaligus peningkatan kesejahteraan rakyat, pengarah proses pembaharuan, serta peningkatan produktifitas. Konsep pengembangan IPTEK dibangun oleh dua pihak yang saling berkaitan, yakni praktisi lapangan di dunia industri dan akademisi di kalangan pendidikan khususnya perguruan tinggi. Pembangunan di bidang pendidikan dilaksanakan seiring dengan pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, dengan mengaplikasikan suatu sistem pendidikan nasional dalam rangka peningkatan kemampuan sumber daya manusia (SDM) nasional dalam berbagai bidang. Pendidikan tinggi sebagai bagian dari pendidikan nasional dibina dan dikembangkan guna mempersiapkan mahasiswa menjadi SDM yang memiliki kemampuan akademis dan profesi sekaligus tanggap terhadap kebutuhan pembangunan dan pengembangan IPTEK sehingga dapat dijadikan bekal dalam menjalankan fungsi pengabdian masyarakat. Pengembangan sumber daya manusia di perguruan tinggi dilaksanakan melalui kegiatan belajar mengajar secara akademis, penelitian, dan pengabdian masyarakat. Untuk mencapai hasil yang optimal dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibutuhkan kerjasama dan jalur komunikasi yang baik antara perguruan tinggi, industri, instansi pemerintah dan swasta. Kerjasama ini dapat dilaksanakan dengan penukaran informasi antara masing-masing pihak tentang korelasi antara


2

ilmu yang dipelajari di perguruan tinggi dan penggunaan ilmu di dunia industri. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya adalah salah satu perguruan tinggi negeri dengan sasaran pengembangan dan penggunaan proses industri, unit operasi, dan perancangan dalam skala besar sistem elektrik serta otomasi industri secara elektrik. Mahasiswa Teknik Elektro FTIITS sebagai bagian dari sumber daya manusia Indonesia secara khusus disiapkan untuk menjadi design engineer, project engineer, process engineer, peneliti dan pendidik. Untuk mencapai tujuan diatas maka Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya menjembatani mahasiswanya untuk melaksanakan kerja praktek sebagai kelengkapan teori (khususnya dalam bidang keahlian) yang telah dipelajari di bangku kuliah. Dalam kesempatan ini kami selaku mahasiswa Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya melaksanakan kerja praktek di PT Pembangkitan Jawa Bali (PJB) Unit Pembangkitan Gresik Divisi Operasional Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU). Materi yang kami soroti dalam pelaksanaan kerja praktek ini adalah mengenai sistem pengaman elektris pada generator PLTGU PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. 1.2 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek dilaksanakan selama satu bulan mulai tanggal 1 Juli hingga 31 Juli 2008 di PT Pembangkitan Jawa Bali


3

(PJB) Unit Pembangkitan Gresik Divisi Operasional Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU). 1.3 Tujuan Kerja Praktek Tujuan pelaksanaan kerja praktek: 1.3.1 1. Tujuan Umum Terciptanya suatu hubungan yang sinergis, jelas, dan terarah antara dunia perguruan tinggi dan dunia kerja sebagai pengguna outputnya. 2. Meningkatkan kepedulian dan partisipasi dunia usaha dalam memberikan kontribusinya pada sistem pendidikan nasional. 3. Membuka wawasan mahasiswa agar dapat mengetahui dan memahami aplikasi ilmu yang dipelajarinya dalam perkuliahan di dunia industri pada umumnya serta mampu menyerap dan berasosiasi dengan dunia kerja secara utuh. 4. Mahasiswa dapat memahami dan mengetahui sistem kerja di dunia industri sekaligus mampu mengadakan pendekatan masalah secara utuh. 5. Menumbuhkan dan menciptakan pola berpikir konstruktif dan dinamis yang lebih berwawasan bagi mahasiswa dalam dunia perindustrian. 1.3.2 Tujuan Khusus Guna memenuhi Sistem Kredit Semester (SKS) sebagai persyaratan administrasi akademis di Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya.


4

1.4 Batasan Penulisan Dalam penulisan ini akan dibahas tentang Penggunaan sistem pengaman elektris pada generator PLTGU Gresik. Aplikasi sistem pengaman elektris pada generator PLTGU Gresik meliputi : 1. 2. Pembahasan peralatan pengaman elektris generator. Instrumen - instrumen pendukung pengaman elektris. 1.5 Sistematika Penulisan Di dalam penyusunan Bab I : Pendahuluan laporan Praktek Kerja ini, sistematika penyusunan yang digunakan adalah sebagai berikut : o Membahas tentang latar belakang, tujuan Praktek Kerja, batasan masalah, sistematika penulisan dan metode pengumpulan data. o Bab II : Profil PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. Membahas tentang filosofi, visi, misi, sejarah singkat, letak geografis, struktur organisasi , serta spesifikasi teknis Gresik. o Bab III : Sistem Pengaman Elektris Generator Pada Pembangkit Tenaga Listrik pembangkit tenaga listrik pada PT Pembangkitan Jawa Bali (PJB) Unit Pembangkitan pada sistem


5

Membahas tentang teori mengenai gangguan pada sistem tenaga listrik dan teori yang menunjang operasional sistem pengaman elektris generator pada pembangkit tenaga listrik. o Bab IV : Aplikasi Sistem Pengaman Elektris Generator pada PLTGU Gresik Berisi tentang teori operasional Sistem Pengaman Elektris Generator dan fungsi Sistem Pengaman Elektris Generator o Bab V Berisi : Penutup kesimpulan dan saran terhadap sistem

pengaman elektris generator pada PLTGU Gresik. o Bab VI : Lampiran Berisi lampiran-lampiran sebagai data penunjang laporan 1.6 Metode Pengumpulan Data Dalam penyusunan Laporan Praktek Kerja ini metode yang dipakai dalam mengumpulkan data meliputi : 1. Studi literature mengenai definisi, fungsi dan cara kerja dari sistem pengaman elektris generator beserta alat pendukungnya. 2. Pengumpulan data di PT Pembangkitan Jawa Bali (PJB) Unit Pembangkitan Gresik melalui: Wawancara Observasi lapangan


6

Melakukan analisa prinsip kerja Mengambil kesimpulan dari analisis yang telah dihasilkan.


7



8

BAB II PROFIL PT PEMBANGKITAN JAWA BALI (PJB) UNIT PEMBANGKITAN GRESIK

2.1

Nama Perusahaan PT Pembangkitan Jawa Bali (PJB), Unit Pembangkitan Gresik.

2.2

Filosofi, Visi, dan Misi Perusahaan Dalam melaksanakan usahanya PT PJB UP Gresik mengusung

filosofi Mempunyai komitmen yang tinggi terhadap sasaran yang hendak dicapai dan Sumber Daya Manusia (SDM) sebagai asset penting bagi perusahaan. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal dalam mengelola perusahaan, komitmen tersebut merupakan aspek yang harus selalu dijaga. Dalam menjaga komitmen tersebut PT PJB UP Gresik memiliki visi : Menguasai pangsa pasar di Indonesia Menjadi perusahaan kelas dunia Memiliki SDM yang profesional Peduli lingkungan Sedangkan misi yang diusung PT PJB UP Gresik dalam menjalankan bisnisnya adalah : Menjadi perusahaan yang dinamis Memberikan hasil yang terbaik kepada pemegang saham, pegawai, pelanggan, pemasok, pemerintah dan masyarakat serta lingkugannya. Memenuhi tuntutan pasar


9

2.3

Lokasi Perusahaan Unit Pembangkitan Gresik merupakan salah satu unit

pembangkit tenaga listrik milik PT PJB yang terletak di provinsi Jawa Timur. Unit Pembangkitan ini berlokasi di kota Gresik, kira-kira 20 km arah barat laut kota Surabaya, tepatnya di desa Sidorukun, Jl. Harun Tohir no.1 Gresik, Jawa Timur. Total luas wilayah dimana PT PJB UP Gesik berada mencapai kurang lebih 78 Ha, termasuk wilayah pembuangan lumpur dan luas bangunan. Batas area yang menjadi lokasi PT PJB UP Gresik adalah : Utara Timur Barat : Kantor PT. Pertamina Persero : Selat Madura : Jl. Harun Tohir

Selatan : Bengkel Swabina Graha, Selat Madura

Gambar 2.1 Lokasi PT PJB UP Gresik 2.4 Sejarah Perusahaan Unit Pembangkitan Gresik terbentuk berdasarkan surat keputusan Direksi PLN No.030.K/023/ DIR/1980, tanggal 15 Maret


10

1980. UP Gresik merupakan unit kerja yang dikelola oleh PT. PLN (Persero) PLN Pembangkitan dan Penyaluran Jawa bagian Timur dan Bali (PLN Kitlur JBT) yg dikenal dgn sebutan Sektor Gresik dengan kapasitas 700 MW (PLTU dan PLTG). Berdasarkan surat keputusan Dirut PLN Pusat No.006.K/023/DIR/1992 tanggal 4 Februari 1992 terbentuk lagi Sektor Gresik Baru dengan kapasitas 1578 MW (PLTGU) dengan lokasi di dalam area Sektor Gresik. Berdasarkan surat keputusan Dirut PLN PJB II No.023.K/023/DIR/1996 tanggal 14 Juni 1996 tentang penggabungan unit pelaksana Pembangkitan Sektor Gresik dan Sektor Gresik Baru, maka UP Gresik diubah strukturnya menjadi PT.PLN PJB II Sektor Gresik. Pada tanggal 30 Mei 1997 Dirut PT.PLN PJB II mengeluarkan surat keputusan No.021/023/DIR/1997 tentang perubahan sebutan Sektor menjadi Unit Pembangkitan. Pada tanggal 24 Juni 1997 Dirut PT PLN PJB II mengeluarkan surat keputusan No.024A.K/023/DIR/1997 tentang pemisahan fungsi pemeliharaan dan fungsi operasi pada PT PLN PJB II Unit Pembangkitan Gresik. Sampai Saat ini Unit Pembangkitan Gresik bertanggung jawab atas 3 macam mesin pembangkit tenaga listrik, yaitu : 1. 2. Pembangkitan Listrik Tenaga Gas (PLTG) kapasitas 80,4 MW. Pembangkitan Listrik Tenaga Uap (PLTU) kapasitas 600 MW.


11

3.

Pembangkitan Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU) kapasitas 1575 MW Total kapasitas daya yang mampu dibangkitkan PT PJB UP

Gresik mencapai 2255 MW dan diperoleh dari 21 generator termal yang dimiliki. PT PJB UP Gresik mampu memproduksi energi listrik sebesar 12.814 GWh per tahun yang kemudian disalurkan melalui Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 500 kV dan Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV ke sistem interkoneksi JawaBali. Secara teknis pembagian unit generator yang berada di bawah wewenang PT PJB UP Gresik adalah : Tabel 2.1 Kapasitas daya PT PJB UP Gresik Pembangkit Listrik PLTU Gresik 1 PLTU Gresik PLTU Gresik PLTU Gresik PLTU Gresik PLTG Gresik 1 PLTG Gresik 2 PLTG Gilitimur 1 PLTG Gilitimur 2 PLTG Gresik 1 2 1 2 1 2 3 4 Unit Kapasitas (MW) 1x100 1x100 1x200 1x200 600 1x20,1 1x20,1 1x20,1 1x20,1 80,4 HSD/Gas HSD/Gas HSD HSD 07-06-1978 09-06-1978 22-10-1999 04-11-1999 Bahan Bakar MFO/Gas MFO/Gas MFO/Gas MFO/Gas Mulai Beroperasi Pada 31-08-1981 14-11-1981 15-03-1988 01-07-1988


12

PLTGU Blok 1

Gresik

GT 11, 12, 13 ST 10

3x112

Gas/HSD

10-04-1993

1x189 3x112 Gas/HSD 05-08-1993

PLTGU Blok 2

Gresik

GT 21, 22, 23 ST 20

1x189 3x112 Gas 30-11-1993

PLTGU Blok 3

Gresik

GT 31, 32, 33 ST 30

1x189 1575

PLTGU Gresik 2.5 telah

Struktur Organisasi Perusahaan Sejak 2 Januari 1998 struktur organisasi PT PJB UP Gresik mengalami berbagai perubahan mengikuti perkembangan

organisasi, yaitu perubahan PJB II menjadi PT PJB yang fleksibel dan dinamis sehingga mampu menghadapi dan menyesuaikan situasi bisnis yang selalu berubah. Perubahan mendasar dari PT PJB UP Gresik adalah dipisahkannya unit pemeliharaan dan unit operasi. Pemisahan ini membuat unit pembangkit menjadi organisasi yang lean and clean dan hanya mengoperasikan pembangkit untuk menghasilkan energi listrik. Secara garis besar struktur organisasi yang berlaku pada unit-unit kerja yang terdapat di PT PJB Unit Pembangkitan Gresik dapat dilihat pada ilustrasi berikut :


13

Manajer

PF

Kepatuhan

Operasi Pemeliharaan

Engineering Kimia dan LK3

Keuangan SDM

Umum

Gambar 2.2 Diagram Struktur Organisasi PT PJB UPGresik 1. Sumber Daya Manusia SDM merupakan asset yang sangat penting bagi perushaan. PJB mempunyai SDM yang berkualifikasi dan menjadi asset yang penting bagi perusahaan. Pelatihan-pelatihan telah diadakan untuk meningkatkan kompetensi dan profesionalisme dari SDM seiring dengan kebutuhan perusahaan. Dengan dukungan dari 395 pegawai, UP Gresik telah menunjukkan pencapaian-pencapaian dalam kegiatan operasinya. Tugas bagian ini adalah menyiapkan kebijakan program pelatihan dan pengembangan bagi seluruh sumber daya manusia unit pembangkitan berdasarkan konsep optimasi biaya dan jumlah tenaga kerja. 2. Kepatuhan Bagian kepatuhan dipimpin oleh seorang deputi manajer keuangan yang bertugas : a. Melakukan uji kepatuhan atas setiap rancangan kebijakan dalam RJPP (Rencana Jangka Panjang Perusahaan), RKAP (Rencana Kerja dan Anggaran Perusahaan) serta Tata Kelola


14

Unit sebagaimana tersurat dalam Uraian Tugas Pokok Unit, Program Kerja, Strategi, Sasaran, Prosedur, kaidah hukum, Peraturan dan Bisnis Proses, terhadap standar maupun potensial resiko;. b. Melakukan uji kepatuhan terhadap batasan kewenangan dalam pengelolaan usaha maupun pengadaan barang dan jasa berdasarkan check list yang dikembangkan oleh Bidang Kepatuhan. c. Melakukan pemeriksaan dan pemantauan (post review) secara berkala atas pelaksanaan hasil uji kepatuhan, khususnya kepatuhan terhadap perintah dan larangan, antara lain sebagaimana Prosedure). d. e. Melakukan uji kepatuhan terhadap aktivitas usaha non core. Bekerja secara independent sehingga mampu mengungkapkan pandangan serta pemikiran sesuai dengan profesi, dengan tidak memihak terhadap kepentingan pihak lain yang tidak sesuai dengan peraturan perundang- undangan yang berlaku dan prinsip kehati-hatian dalam pengelolaan Unit. f. Menetapkan langkah-langkah, antara lain menyiapkan prosedur kepatuhan (compliance procedure) pada setiap satuan kerja, menyesuaikan pedoman intern unit terhadap setiap perubahan ketentuan yang bertaku di perusahaan dan menyiapkan proses pengambilan keputusan oleh manajemen. g. Memberikan saran, masukan serta rekornendasi kepada manajemen untuk penyerripurnaan system dan prosedur kerja tertulis dalam SOP (Standing Operation


15

di Unit', maupun langkan-langkah antisipatif terhadap dampak yang signifikan terhadap operasi Unit, rnaupun dampak tingkat kesehatan h. Unit atau yang potensial menimbutkan permasalahan. Membuat laporan dan rekomendasi secara berkala sehingga informasi yang dibutuhkan semua manajemen untuk evaluasi kerja dan pembuatan keputu^an dapat tersedia dengan cepat dan akurat. i. 3. Melaksanakan tugas-tugas yang diberikan atasan.

Keuangan Bagian keuangan bertanggung jawab atas segala hal yang menyangkut kondisi keuangan pada kas perusahaan. Bagian ini terdiri dari unit anggaran dan keuangan serta unit akuntansi. Bagian keuangan dipimpin oleh seorang manajer keuangan yang bertugas : a. Melaksanakan penyusunan anggaran tahunan untuk dijadikan bahan acuan penggunaan keuangan Unit Pembangkitan. b. Mengelola administrasi keuangan Unit Pembangkitan sehingga berjalan sesuai dan memenuhi ketentuan serta prinsip-prinsip mengenai keuangan c. Menganalisa sehingga dan membuat laporan realisasi keuangan, dapat dijadikan bahan pertimbangan dalam ntuk

mengadakan kebijakan penggunaan keuangan selanjutnya. d. Melakukan penilaian investasi Unit Pembangkitan digunakan sebagai bahan acuan penilaian terhadap


16

peningkatan kinerja/keuntungan Unit Pembangkitan secara keseluruhan. e. Mengarahkan dan mengkoordinasikan pelaksanaan proses audit yang komprehensif sesuai dengan kaidah-kaidah yang berlaku, untuk mendukung kemampuan perusahaan mencapai hasil kinerja operasional yang maksimum. f. Memberikan saran-saran perbaikan untuk memastikan semua kebijakan dan ketentuan diiaksanakan sebagaimana mestinya sesuai dengan standard atau ketentuan yang berlaku. g. Mengkoordinasikan pembuatan laporan audit secara berkala sehingga informasi audit yang dibutuhkan semua pihak untuk evaluasi kerja dan pembuatan keputusan dapat tersedia dengan cepat dan akurat. h. Membuat laporan secara berkala sebagai bahan masukan dan pengambilan keputusan lebih lanjut. i. Melaksanakan tugas-tugas yang diberikan atasan. 4. Umum Secara umum bagian umum bertanggung jawab atas segala hal yang menyangkut kegiatan rutinitas yang terjadi pada penyelenggaraan perusahaan. Bagian umum dipimpin oleh seorang deputi manajer keuangan yang bertugas : a. b. Menyelenggarakan kegiatan kesekretariatan, dan rumah tangga perkantoran untuk memperlancar kinerja Unit Pembangkitan. Merencanakan, mengkoordinasi dan mengevaluasi Anggaran Biaya Administrasi.


17

c.

Melaksanakan fungsi kehumasan untuk mtmbina hubungar, serta "community development" dengan stakeholder sehingga menciptakan citra yang baik tentang perusahaan serfa menunjang kinerja unit dan perusahaan.

d. e.

Mengadakan pengelolaan bisnis non inti sebagai penunjang bisnis inti Unit Pembangkitan. Menyelenggarakan kegiatan pengadaan material berdasarkan permintaan fungsi Inventory Control serta pengadaan jasa berdasarkan permintaan fungs Perencanaan dan Pengendalian Pemeliharaan untuk mendukung Pemeliharaan Rutin serta kebutuhan material Non Instalasi lainnya.

f.

Menjamin

terlaksananya

kegiatan

keamanan

lingkungan

dengan baik sehingga terciptanya lingkungan kerja yang aman dan kondusif bagi karyawan. g. Menyelenggarakan kegiatan proses administrasi gudang serta material handling-nya untuk semua material Milik Unit Pembangkitan. h. i. 5. Membuat laporan secara berkala sebagai bahan masukan dan pengambilan keputusan lebih lanjut. Melaksanakan tugas-tugas yang diberikan atasan.

Engineering Bagian engineering merupakan bagian yang bertanggung jawab atas pelaksanaan segala hal yang menyangkut kegiatan bersifat teknis yang dilakukan terhadap unit pembangkit tenaga listrik dan unit-unit pendukungnya. Bagian keuangan dipimpin oleh seorang deputi manajer engineering yang bertugas :


18

a. Mengevaluasi penyelenggarakan O&M pusat pembangkitan tenaga listrik beserta instalasi pendukungnya. b. Merencartakan resources (expert O&M, referensi, waktu, tempat) untuk kegiatan FAILURE DEFENCE yang meliputi: Audit (assesment) dan prioritisasi pemeliharaan peraiatan unit pembangkit (SERP). Failure Mode and Effect Analisys (FMEA). Root Cause Failure Analisys (RCFA). Failure Defence Task (FDT) Task Execution

c. Sebagai moderator dan memfasilitasi kegiatan FAILURE DEFENCE peraiatan Unit Pembangkit. d. Merekomendasikan kegiatan task execution (CONTINOUS IMPROVEMENT beserta KPI-nya berupa: Perbaikan SOP / IK bidang O&MPenambahan JOP/ IK bidang O&M. Perubahan maintenance. Penambahan task predictive maintenancePerbaikan kompetensi personil O&M. Perbaikan kualitas & kuantitas ketersediaan material O&M. Over Haul cycle extention peraiatan pembangkit. Life extention peratatan pembangkit, termasuk analisis COST BENEFIT design dari peraiatan task & proses produksiPenambahan/ pengurangan preventive


19

Proses eksekusi dari rekomendasi tersebut, tetap menjadi kewenangan dari Deputy Manajer Operasi dan Deputy Manajer Pemeliharaan dengan jajaran fungsi-fungsi yang untuk dibawahnya. e. Mengevaluasi f. Melaksanakan berhasil. g. Menggunakan laporan keberhasilan / kegagalan implementasi task execution sebagai bahan analisa serta program pengembangan secara berkesinambungan (proses siklus review dan inovasi). h. Melakukan update data pemeliharaan peralatan pembangkitan untuk keperluan analisa pemeliharaan iebih lanjut. i. Membuat laporan secara berkala sebagai bahan masukan dan pengambilan keputusan Iebih lanjut. j. Merencanakan dan menyusun program Condition Base Monitoring peralatan utama, mengevaluasi dan membuat "work package" program pemeliharaan serta memberikan rekomendasi. k. Merencanakan dan menyusun dan monitoring implementasi sistem owner, technology owner dan knowledge owner sehingga sistem berjalan optimal serta Iebih menjamin tercapainya kinerja unit pembangkitan yang Iebih baik. implementasi kegiatan task execution DEFENCE direkomendasikan. FAILURE mengembangkan dan memperbaiki task execution yang belum


20

l. Merencanakan, menganalisa dan mengevaluasi penyiapan kebutuhan sistem informasi guna memenuhi kebutuhan "sistem inforrnasi manajemen" yang tepat, akurat serta real time" sehingga menunjang kebutuhan informasi dalam pengambilan keputusan serta pemamtauan kinerja unit pembangkitan. m. Melaksanakan tugas-tugas yang diberikan atasan. 6. Operasi Untuk meningkatkan tingkat kompetifitas perusahaan melalui peningkatan produktifitas berkesinambungan pada unit pembangkit, PJB telah menjadwalkan program-program utama yang terintegrasi sebagai Good Governance Plan. Ada 9 program utama yang telah disetujui untuk diterapkan, yaitu : a. b. c. d. e. f. g. h. i. 7. Pemeliharaan Bagian pemeliharaan bertanggung jawab atas segala hal yang menyangkut pemeliharaan seluruh asset perusahaan secara teknis. Rencana Pembangkitan Rencana Peningkatan Reliabilitas Perencanaan dan Kontrol Kerja Manajemen Bahan Baku Balance Scorecard Manajemen Outage Manajemen Resiko Manajemen Kualitas Kultur Kerja


21

Analisis spesialis bertanggung jawab untuk menganalisa segala kemungkinan yang menyangkut pemeliharaan pada seluruh aset teknis dalam pembangkitan tenaga listrik. Rendal pemeliharaan bertanggung jawab atas pelaksanaan pemeliharaan terhadap seluruh asset teknis dalam pembangkitan tenaga listrik yang dibagi atas asset PLTU, PLTG, dan PLTGU. Pada masing-masing asset tersebut dibagi lagi menjadi beberapa kapasitas pemeliharaan, yaitu [5]: Pemeliharaan Preventif Merupakan pemeliharaan yang bersifat pencegahan atas kemungkinan kerusakan yang mungkin terjadi, hal ini bersifat berkala dan terjadwal. Pada pembangkit tenaga listrik dibagi menjadi 2 macam pemeliharaan, yaitu [6]: a. Turbine Inspection Dilakukan setiap dua tahun sekali dengan lama waktu perawatan maksimal satu bulan. b. Serious / Major Inspection Dilakukan setiap empat sampai lima tahun sekali dengan lama waktu perawatan maksimal 40 hari. Pemeliharaan Prediktif Merupakan pemeliharaan yang bersifat pencegahan kerusakan pada bagian yang telah diketahui mengalami penurunan kemampuan. Pemeliharaan Korektif Merupakan pemeliharaan yang bersifat perbaikan terhadap kerusakan pada bagian yang telah mengalami penurunan


22

kemampuan akibat tidak bekerjanya suatu bagian secara normal. Bagian inventary control dan cataloger bertugas atas inventarisasi dan recording seluruh pelaksanaan pemeliharaan yang dilakukan oleh unit pemeliharaan. Sistem Informasi terpadu dibuat dan digunakan untuk memudahkan perusahaan dalam melaksanakan pemeliharaan asset teknis yang dimiliki, terutama untuk membantu dalam mengorganisasidan mengetahui karakteristik asset berdasarkan pemeliharaan yang telah dilakukan terdahulu. 8. Kimia dan LK3 Sejalan dengan visi perusahaan tentang lingkungan, PT PJB UP Gresik menjadi pionir perusahaan ramah lingkungan (green company) yang memberikan dampak-dampak positif terhadap lingkungan sekitar seperti yang ditujukkan dengan penyelenggaraan program pengembangan masyarakat (community development program). Instalasi pengolahan limbah pada PT PJB UP Gresik dilengkapi dengan pengontrol emisi udara dan air sebagai berikut : 1. Cerobong tinggi pada setiap unit, untuk membuang gas buang dengan baik. 2. Instalasi air limbah, untuk mengolah air limbah sebelum dibuang ke lingkungan (sungai dan laut), air bekas pakai diolah di Instalasi Pengolahan Air Limbah (Waste Water Treatment Plant).


23

3. Pemisah minyak, untuk memisahkan minyak dari air limbah yang berasal dari area bunker minyak. 4. Saluran masuk dan keluar kondenser dengan panjang mencapai 1 kilometer untuk mengurangi temperatur dari air limbah kondenser. Oleh karena itu, PT PJB UP Gresik bertanggung jawab terhadap manajemen lingkungan dan pengawasan polusi seperti yang dijabarkan sbb : 1. Mengoptimalkan pemakaian gas alam pada setiap unit pembangkit. 2. Menjaga kelesatarian tanaman yang berada di sekitar unit pembangkit. 3. Menanami lahan-lahan yang kosong disekitar pembangkit dengan tanaman sehingga tercipta lingkungan yang indah dan hijau Selain itu, PT PJB UP Gresik juga melakukan program pengembangan masyarakat yang melingkupi bidang sosial, ekonomi, kesehatan, pendidikan, dan keselamatan sebagai bentuk perhatian terhadap masyarakat sekitar. Penghargaan mengenai Lingkungan dan Kesehatan Keselamatan Kerja (LK3) dari Pemerintah kepada UP. Gresik adalah berupa Lomba Penerapan K3 th. 1997, Zero Accident th 1997 ~ 2003, Melaksanakan K3 tanpa kecelakaan Kerja Th. 1998, Bendera Emas SMK3 th 1999 & 2001.


24

2.6

Spesifikasi Teknis PLTGU Gresik Unit Pembangkitan Gresik memiliki total daya terpasang

sebesar 2255 MW, unit ini mampu memproduksi listrik rata-rata 10.859 GWh tiap tahunnya dan disalurkan melalui Jaringan Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 kV dan Jaringan Transmisi Tegangan Tinggi 150 kV. Unit Pembangkitan Gresik Terdiri atas beberapa pembangkit termal yaitu 3 unit PLTG, 4 unit PLTU, dan 3 unit PLTGU. Blok 1 PLTGU Gresik mulai beroperasi pada 10 April 1993, blok 2 mulai beroperasi pada 5 Agustus 1993, dan blok 3 pada 30 Nopember 1993 [4]. Kapasitas total Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) Gresik dapat mencapai 1575 MW. PLTGU Gresik blok 1 dan blok 2 dapat menggunakan dua macam bahan bakar yaitu HSD (High Speed Diesel Oil) yang dipasok oleh PERTAMINA dan gas alam yang dipasok langsung dari lapangan gas milik HESS dan KODECO yang disalurkan melalui pipa bawah laut dari wilayah Madura utara. Kedua bahan bakar ini digunakan secara bergantian sesuai dengan tingkat ketersediaan bahan bakar. Sedangkan PLTGU Gresik blok 3 didesain hanya dapat menggunakan bahan bakar gas alam saja yang dipasok oleh pemasok yang sama dengan blok 1 dan blok2 [4]. Spesifikasi pembangkit adalah: a. Turbin Turbin gas Turbin uap b. HRSG : 4 Unit : 3 Unit : 1 Unit : 3 unit umum PLTGU Gresik untuk setiap blok


25

c.

Generator Turbin gas Turbin uap

: 4 Unit : 3 x 112MW : 1 x 189MW

Gambar 2.3 Area PLTGU Gresik [4] PLTGU Gresik belum dapat bekerja secara maksimal sesuai dengan kapasitasnya apabila pasokan bahan bakar utama yaitu berupa gas alam masih kurang atau belum dapat memenuhi kebutuhan optimal PLTGU. Output PLTGU Gresik ketika menggunakan bahan bakar HSD akan lebih kecil daripada ketika menggunakan bahan bakar gas alam.


26


27

Gambar 2.4 Single Line Diagram PT PJB UP Gresik

2.6.1

Komponen Mekanis dan Elektris

2.6.1.1 Unit Pembangkit Listrik Tenaga Gas a. Turbin Gas Pada PLTGU Gresik terdapat tiga blok pembangkit listrik dimana untuk setiap blok memiliki 3 unit turbin gas. Prinsip kerja dari turbin gas adalah energi panas hasil pembakaran didalam combustor diubah menjadi energi gerak / mekanik dalam bentuk putaran. Energi mekanik tersebut digunakan untuk menggerakkan prime mover generator sinkron kecepatan tinggi yang terkopel satu poros. Turbin gas yang terdapat dalam pembangkit tenaga listrik ini memiliki 4 tingkat, adapun putaran yang dapat dihasilkan oleh masing-masing turbin tersebut dapat mencapai kecepatan putaran 3000rpm.

Gambar 2.5 Komplek Turbin Gas


28

b. Inlet Air Filter Inlet air filter adalah peralatan yang berfungsi untuk menyaring udara dari lingkungan sekitar yang akan dimasukkan kedalam turbin gas. c. Inlet Guide Vanes (IGV)

Gambar 2.6 Inlet Guide Vanes Inlet Guide Vanes (IGV) merupakan sudu diam pertama, posisinya terpasang pada sisi masuk dari kompresor. IGV berfungsi untuk mengatur jumlah aliran udara yang akan masuk ke dalam kompresor. IGV dapat menambah kemampuan akselerasi pada saat terjadi start dan mencegah rotor mengalami surge dan stall. d. Compressor Compressor adalah sebuah peralatan yang berfungsi untuk menekan udara yang masuk pada ruang pembakaran, hal ini dilakukan agar udara nantinya memiliki rasio tekanan yang tinggi. Jumlah tingkatan compressor yang terdapat pada turbin gas di PLTGU Gresik adalah sebanyak 17 tingkat.


29

Gambar 2.7 Compressor e. Combustor Combustor adalah tempat terjadinya proses pembakaran. Combustor basket pada unit pembangkit turbin gas Gresik ada 18 buah, dimana antara combustor basket yang satu dengan combustor lainnya dihubungkan dengan cross flame tube (sebagai media perambatan panas). Pada combustor no 8 dan 9 dipasang igniters / spark plugs, yang busi) berfungsi yang untuk menyulut suplai panas di AC ruang dari pembakaran. Igniters adalah dua elektroda (serupa dengan mendapat tegangan transformator igniters. Pada saat penyalaan (ignition), igniters didorong masuk ke combuster dan suplai listrik on sehingga mengeluarkan percikan api (busur api). Setelah beberapa detik (sekitar 20 detik) pasok listrik putus


30

dan igniters akan padam, igniters ditarik keluar dari combustion chamber. Pada combustor basket no 17 dan 18 diletakkan flame detector. Flame detector berfungsi untuk mendeteksi pembakaran pada combustor, alat ini bekerja secara automatis mendeteksi api, apabila pada combustor ke 17 dan 18 terdeteksi tidak terjadi pembakaran maka dipastikan tidak terjadi pembakaran sempurna pada combuster basket yang lain dan akan terjadi trip (stop proses). f. Pre-mix Fuel Nozzle Pre-mix Fuel Nozzle berfungsi mengatur suplai bahan bakar yang disemprotkan ke ruang pembakar (combustor chamber) terdiri dari pilot nozzle dan main nozzle. Pilot nozzle berfungsi untuk menjaga kestabilan nyala api menggunakan 5% dari bahan bakar gas atau 10% dari bahan bakar minyak. Pada PLTGU Gresik menggunakan tipe dual nozzle yang bisa mengatur penggunaan dua jenis bahan bakar (gas dan minyak). g. Generator Generator adalah suatu alat yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Pada PLTGU Gresik untuk setiap blok pembangkit listrik terdapat 3 unit generator berpenggerak turbin gas dengan kapasitas daya masing-masing 112 MW. Generator yang digunakan


31

adalah generator sinkron kutub silindris (non salient pole) dengan dua buah kutub dan dijaga pada putaran 3000 rpm. Tabel 2.2 Spesifikasi teknis generator pada PLTGU Gresik untuk setiap blok turbin gas Turbin Tipe Daya Output Tegangan Output Arus Output Cos Frekuensi Sambungan Jumlah Fasa Turbin Gas Siemens TLRI 108/36 153,75 MVA 10,55% kV 8454-SI 0,8 50 Hz YY 3

h. Heat Recovery Steam Generator (HRSG) Secara umum HRSG atau Heat Recovery Steam Generator berfungsi sebagai alat untuk memanaskan air hingga menjadi uap dengan menggunakan gas sisa dari hasil pembakaran gas pada PLTG, dimana uap ini yang memiliki tekanan dan temperatur yang tinggi akan digunakan untuk memutar turbin pada pembangkit listrik tenaga uap.


32

Gambar 2.8 Heat Recovery Steam Generator Beberapa komponen yang membangun HRSG, yaitu: a. Preheater

Merupakan alat pemanas bagi air yang berasal dari condensate water tank, yang akan dialirkan menuju daerator. Preheater berfungsi sebagai pemanas awal untuk menaikkan suhu air agar tidak terjadi perubahan suhu yang drastis pada saat air menuju pemanasan tahap selanjutnya karena hal itu bisa merusak komponen-komponen pipa akibat thermal stress. Preheater terletak paling atas dari HRSG. b. Economizer Fungsi dari economizer adalah sebagai pemanasan air pengisi yang berasal dari feed water pump dengan


33

memanfaatkan energi panas gas buang dari turbin gas yang dilewatkan pada cerobong HRSG untuk memanaskan air yang nantinya akan menjadi uap. Hasil pemanasan pada economizer akan dialirkan menuju steam drum. c. Steam Drum

Berfungsi memisahkan air dan uap dari hasil pemanasan pada economizer. Pada PLTGU Gresik sirkulasi uap dan air menggunakan sistem natural circulation, yaitu sirkulasi yang terjadi akibat adanya perbedaan suhu. Uap basah yang memiliki massa lebih ringan dari air akan bergerak ke atas dan disalurkan ke superheater sedangkan yang masih berwujud air akan turun ke evaporator. d. Evaporator Sebagai tempat pemanasan air dari steam drum hingga menjadi uap. Uap yang dihasilkan akan disalurkan kembali ke steam drum. e. Superheater yang disusun secara paralel, berfungsi

Terletak pada bagian bawah dari HRSG dan dibuat dari pipa-pipa menaikkan suhu uap air menjadi lebih panas. Pada superheater ini uap air yang masuk masih bersifat basah dan dalam pemanasan tahap akhir keluarannya berupa uap air kering. Hal ini bertujuan agar tidak merusak komponen turbin uap. Pada bagian ini terdiri atas dua tingkat yaitu 1st superheater dan 2nd superheater.


34

2.6.1.2 Unit Pembangkit Turbin Uap a. Steam Turbin Pada PLTGU Gresik terdapat tiga blok pembangkit listrik dimana untuk setiap blok memiliki 1 unit turbin uap. Prinsip kerja dari turbin uap adalah energi panas gas buang PLTG diubah menjadi energi gerak / mekanik dalam bentuk putaran. Energi mekanik tersebut digunakan untuk menggerakkan prime mover generator sinkron kecepatan tinggi yang terkopel satu poros. Turbin uap yang terdapat dalam pembangkit tenaga listrik ini memiliki 2 bagian, yaitu turbin tekanan rendah dan turbin tekanan tinggi. Adapun putaran yang dapat dihasilkan oleh turbin tersebut dapat mencapai kecepatan putaran 3000rpm b. Generator Sama halnya pada generator turbin gas, generator pada turbin uap berfungsi sebagai alat untuk mengubah energi mekanik yang dilakukan oleh turbin menjadi energi listik. Uap yang dihasilkan dari HRSG setelah melalui superheater akan menggerakkan turbin, kemudian gerakan turbin akan memutar generator. Pada PLTGU Gresik untuk setiap blok terdapat 1 unit generator berpenggerak turbin uap dengan kapasitas daya masing-masing 189 MW. Generator yang digunakan adalah generator sinkron kutub silindris (non salient pole) dengan dua buah kutub dan dijaga pada putaran 3000 rpm.


35

Tabel 2.3 Spesifikasi teknis generator pada PLTGU Gresik untuk setiap blok turbin uap Turbin Tipe Daya Output Tegangan Output Arus Output Cos Frekuensi Sambungan Jumlah Fasa Turbin Uap Siemens THRI 100/42 251,75 MVA 15,755% kV 9228-SI 0,8 50 Hz YY 3

2.6.1.3 Unit Gardu Induk Pembangkit a. Gardu Induk Pembangkit 150 kV Unit gardu induk pembangkit 150 kV pada PLTGU Gresik merupakan unit gardu induk pasangan dalam yang berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dengan tegangan 150 kV. Bahan isolasi yang digunakan oleh peralatan yang terdapat pada gardu induk ini adalah gas SF6. Unit ini merupakan unit Gardu Induk Tanpa Operator (GITO) dimana semua proses yang terjadi pada gardu induk dapat dimonitor dan dikontrol melalui unit P3B di masingmasing wilayah atau CCR yang terdapat di PLTGU. Unit


36

gardu induk ini terhubung secara langsung dengan gardu induk Tandes melalui saluran transmisi udara 150 kV yang berjumlah dua unit. Unit pembangkit yang menyalurkan daya output-nya langsung melalui gardu induk ini adalah PLTGU blok 1 yang terdiri dari GT1.1, GT1.2, GT1.3, dan ST 1.0. Output daya yang disalurkan pada gardu induk ini juga disalurkan kepada gardu induk pembangkit 500 kV melalui sebuah transformator step up 150 kV/500 kV dan juga disalurkan untuk pemakaian sendiri melalui sebuah transformator step down 150 kV/6 kV. b. Gardu Induk Pembangkit 500 kV Unit gardu induk pembangkit 500 kV pada PLTGU Gresik merupakan unit gardu induk pasangan dalam yang berfungsi untuk menyalurkan daya listrik dengan tegangan 500 kV. Bahan isolasi yang digunakan oleh peralatan pada gardu induk ini adalah gas SF6. Unit ini merupakan unit Gardu Induk Tanpa Operator (GITO) dimana semua proses yang terjadi pada gardu induk dapat dimonitor dan dikontrol melalui unit P3B di masing-masing wilayah atau CCR yang terdapat di PLTGU. Unit gardu induk ini terhubung secara langsung dengan gardu induk Krian melalui saluran transmisi udara 500 kV yang berjumlah dua unit. Unit pembangkit yang menyalurkan daya outputnya langsung melalui gardu induk ini adalah PLTGU blok 2 yang terdiri dari GT2.1, GT2.2, GT2.3, dan ST 2.0 serta


37

PLTGU blok 3 yang terdiri dari GT3.1, GT3.2, GT3.3, dan ST 3.0.

Gambar 2.9 Single Line Diagram Gardu Induk Pembangkit 150 kVLaporan Kerja Praktek Bidang Studi Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro FTI ITS 2008 38


39

Gambar 2..10 Single Line Diagram Gardu Induk Pembangkit 500 kV

2.6.1.4 Unit Pendukung Water Intake Berfungsi sebagai saluran air pendingin utama Condenser dan juga sebagai saluran masuk air laut yang akan diolah menjadi air tawar untuk kepentingan pembangkitan tenaga listrik pada PLTGU. Desalination Plant Merupakan kumpulan peralatan yang digunakan untuk mengolah air laut menjadi air tawar. Demineralized Plant Merupakan kumpulan peralatan yang berfungusi untuk menghilangkan kadar-kadar mineral dari air laut yang telah dijadikan air tawar pada desalination plant. Make Up Water Tank dan Raw Water Tank Berfungsi sebagai wadah penampungan air dari hasil pegolahan air dari air laut (asin) menjadi air tawar yang mana kandungan mineralnya sudah di hilangkan. Waste Water Treatment Berfungsi untuk mengolah limbah air yang berasal dari proses yang terdapat pada unit PLTGU, dimana pH (toleransi pH yang ditentukan adalah 6,5-8) dan zat-zat kimia lainnya yang berbahaya di netralkan terlebih dahulu sebelum dibuang ke laut. Hidrogen Plant


40

Pendinginan pada generator sangat diperlukan. Pada generator milik PT PJB Unit Pembangkitan PLTGU Gresik menggunakan gas hidrogen sebagai pendingannya, untuk itulah dibangun hidrogen plant yang berfungsi sebagai tempat untuk memproduksi gas hidrogen. 2.6.2 Proses Pembangkitan Listrik PLTGU Pengoperasian pembangkit PLTGU Gresik pada kondisi normal dikenal dengan istilah operasi 3-3-1. Operasi 3-3-1 (merupakan pengoperasian di PLTGU Gresik pada saat daya maksimal) adalah pengoperasian dengan turbin uap. Proses produksi tenaga listrik secara garis besar di PT PJB Unit Pembangkitan PLTGU Gresik dibagi menjadi dua proses pembangkitan yaitu: 1. Proses Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) a. Gas alam yang dipasok langsung dari lapangan gas HESS dan KODECO dijadikan sebagai bahan bakar utama selain minyak. Pada PLTGU dikenal istilah segitiga pembakaran dimana mencakup udara, bahan bakar (gas dan minyak) dan suhu. Proses pembakaran terjadi di combuster, disini akan terjadi peningkatan tekanan dan suhu. b. Semburan gas panas hasil pembakaran digunakan untuk memutar turbin gas. tiga (3) pembangkit turbin gas, tiga (3) HRSG, dan satu (1) pembangkit


41

c. d.

Putaran turbin gas dimanfaatkan untuk memutar generator. Putaran generator menghasilkan listrik dengan tegangan 10,5 kV yang kemudian dinaikkan menjadi tegangan 150 kV dan 500 kV dan disalurkan kepada pelanggan melalui saluran transmisi.

2.

Proses Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) a. Gas buang hasil pembakaran dari PLTG yang memiliki suhu sangat tinggi ( 500 deg C) dapat langsung dibuang jika PLTU tidak dioperasikan melalui by pass stack. Namun karena pengoperasian saat ini menggunakan turbin uap maka gas buang disalurkan b. ke HRSG (Heat Recovery Steam Generator). HRSG digunakan untuk menguapkan air. Di dalam siklus yang terjadi dalam pemanas HRSG, pada air yang akan diuapkan diinjeksikan bahan kimia sebagai berikut: 1. Hydrazine, diinjeksikan ke condensate dan daerator air. 2. Ammonia, diinjeksiken ke condensate untuk mengontrol pH air selama start up, pada kondisi ini air mulai diuapkan. untuk menghilangkan kandungan dissolved oxygen yang mungkin terdapat di dalam


42

3. Phosphate, diinjeksikan ke dalam boiler drum dengan tujuan untuk menghilangkan komponen hardness dan mengontrol pH uap air yang terdapat di dalam boiler. c. Uap air bertekanan yang merupakan hasil pemanasan air digunakan untuk memutar steam turbin. Uap air yang bertekanan tinggi dialirkan pada high pressure steam turbine, dan uap air yang bertekanan rendah dialirkan pada low pressure steam turbine. d. Kondensasi merupakan proses pendinginan terhadap uap air yang telah digunakan untuk memutar steam turbine. Kondensasi terjadi di dalam kondensor dan pendingin yang digunakan adalah air laut yang telah dinetralkan. e. Putaran generator yang terkopel dengan steam turbine menghasilkan listrik dengan tegangan 15,7 kV yang kemudian dinaikkan menjadi tegangan 150 kV dan 500 kV yang kemudian disalurkan kepada pelanggan melalui saluran transmisi. Pengoperasian pembangkitan di PLTGU Gresik dilakukan secara otomatis, dimana semua peralatan dikontrol dari satu ruang yang disebut sebagai Command and Control Room (CCR), namun pengamatan secara manual tetap dilakukan oleh 3 orang pengamat untuk setiap blok PLTGU.


43

Gambar 2.11 Skema Pembangkitan PLTGU [4]


44

BAB III SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS GENERATOR PADA PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK Dalam melaksanakan pembangkitan, penyaluran, dan distribusi tenaga listrik, gangguan tidak dapat dihindari. Gangguan kebanyakan merupakan hubungan singkat satu fasa atau antar fasa. Hubungan singkat ini semacam ini menimbulkan arus yang besar yang dapat merusak peralatan, termasuk generator. 3.1 Klasifikasi Gangguan Pada Generator Secara teknis, terdapat beberapa macam gangguan yang mungkin terjadi pada generator pembangkit tenaga listrik. Gangguan pada generator pembangkit tenaga listrik tersebut dapat diklasifikasikan seperti berikut ini : 3.1.1 Gangguan Listrik (Electrical Fault) a. Stator Hubung Singkat Tiga Fasa Salah satu penyebab fatal kerusakan pada bagian stator generator adalah arus lebih. Terjadinya arus lebih pada stator yang dimaksud adalah arus lebih yang timbul akibat terjadinya hubung singkat tiga fasa. Gangguan ini dapat mengakibatkan overheat yang akan merusak isolasi belitan, bahkan hingga dapat merusak belitan itu sendiri. Arus lebih yang ditimbulkan dapat mencapai 5% arus nominal [11].


45

Gambar 3.1 Gangguan Stator Hubung Singkat 3 Fasa b. Stator Hubung Singkat Dua Fasa Gangguan hubung singkat dua fasa lebih berbahaya daripada gangguan hubung singkat tiga fasa, karena disamping akan menimbulkan kersakan pada belitan maka akan timbul pula fibrasi pada kumparan stator. Kerusaksan lain yang timbul adalah pada poros dan kopling turbin akibat adanya momen putar yang besar. Arus lebih yang ditimbulkan dapat mencapai 25% arus nominal [11]. Gangguan hubung singkat dua fasa juga ada yang disertai hubung singkat ke tanah, namun arus gangguan yang dihasilkan memiliki nilai yang hampir sama dengan hubung singkat dua fasa tanpa hubung singkat ke tanah.

Gambar 3.2 Gangguan Stator Hubung Singkat 2 Fasa c. Stator Hubung Singkat Satu Fasa ke Tanah Kerusakan akibat gangguan hubung singkat dua fasa masih dapat diperbaiki dengan menyambung atau mengganti sebagian konduktor, tetapi kerusakan laminasi besi (iron


46

lamination) akibat gangguan satu fasa ke tanah yang menimbulkan overheat akan merusak isolasi dan inti besi yang sangat serius. Arus lebih yang ditimbulkan dapat mencapai 70% arus nominal [11].

Gambar 3.3 Gangguan Stator Hubung Singkat 1 Fasa ke Tanah d. Rotor Hubung Tanah Pada rotor yang ungrounded, apabila salah satu sisi terhubung dengan tanah, maka belum akan menimbulkan masalah. Tetapi apabila sisi lain juaga terhubung ke tanah, sementara sisi lainnya tetap terhubung ke tanah, maka akan terjadi kehilangan arus pada belitan yang terhubung singkat melalui tanah. Akibat ketidakseimbangan fluksi yang terjadi, timbul fibrasi yang berlebihan dan dapat merusak rotor secara fatal. e. Kehilangan Medan Penguat Hilangnya medan penguat akan membuat putaran mesin naik dan berfungsinya generator sebagai generator induksi karenak kehilangan kecepatan sinkronnya. Kondisi ini akan berakibat overheat pada rotor dan pasak (slot wedger) akibat


47

induksi yang bersirkulasi pada rotor. Adapun kehilangan medan penguat dapat disebabkan oleh : a. b. c. d. f. Jatuhnya (trip) saklar penguat. Hubng singkat pada belitan penguat. Kerusakan kontak sikat arang pada penguat. Kerusakan sistem Automatic Voltage Regulator (AVR).

Tegangan Tembus Tegangan lebih yang melampaui batas maksimum yang diijinkan dapat berakibat tembusnya (breakdown) desain isolasi yang akhirnya akan menimbulkan hubung singkat antar belitan. Tegangan lebih dapat dimungkinkan oleh putaran lebih atau kerusakan pada pengaturan AVR.

3.1.2

Gangguan Mekanis (Mechancal Fault) a. Generator Berfungsi Sebagai Motor Generator berfungsi sebagai motor atau motoring adalah peristiwa berubahnya fungsi generator menjadi motor akibat dari adanya daya balik (reverse power). Daya balik terjadi disebabkan oleh turunnya daya masukan dari prime mover. Dampak kerusakan akibat motoring adalah lebih kepada penggerak itu sendiri. Pada turbin uap peristiwa motoring akan mengakibatkan overheat pada sudu-sudunya dan ketidak stabilan pada turbin gas. b. Pemanasan Lebih Setempat Pemanasan lebih setempat pada bagian stator dapat dimungkinkan oleh :


48

a. Kerusakan pararel. b. Kerusakan bagian tertentu di dalam generator seperti pasak stator (stator wedges), terminal ujung belitan, dll. c. Kesalahan Pararel Kesalahan dalam memparalel generator karena syarat sinkron tidak terpenuhi dapat mengakibatkan kerusakan pada bagian poros dan kopling generator dan penggerak utamanya karena terjadi momen putar. Kemungkinan kerusakan lain yang timbul adalah kerusakan PMT dan kerusakan kumparan stator akibat adanya kenaikan tegangan sesaat. d. Gangguan Pendingin Stator Gangguan pada pendingin stator akan menyebabkan overheat pada stator. Apabila suhu belitan melebihi batasan ratingnya, akan terjadi kerusakan belitan yang mengakibatkan kegagalan isolasi dan kebakaran. 3.1.3 Gangguan Sistem (System Fault) a. Frekuensi Operasi Tidak Normal (Abnormal Frequency Operation) Perubahan frekuensi keluar dari batas normal di sistem akan berakibat pada ketidakstabilan turbin generator. Perubahan frekuensi sistem dapat dimungkinkan oleh hilangnya daya masukan dari unit pembangkit lain dalam sistem sehingga terjadi kekurangan pasokan daya pada sistem.


49

b.

Lepas Sinkron (Out of Synchronous) Adanya gangguan pada sistem akibat perubahan beban secara mendadak, switching, hubung singkat, dan peristiwa lain yang cukup besar serta menimbulkan ketidakstabilan pada sistem. Apabila peristiwa itu cukup dan melampaui batas kestabilan, maka generator akan kehilangan kondisi pararel. Keadaan ini akan menghasilkan arus puncak yang tinggi dan penyimpangan frekuensi operasi keluar dari yang seharusnya sehingga akan menimbulkan terjadinya stress pada belitan generator, gaya putar berfluktuasi dan resonansi yang akan merusak turbin generator. Pada kondisi ini generator harus dilepas dari sistem.

c.

Pengaman Cadangan (Backup Protection) Kegagalan fungsi di depan generator pada saat terjadi gangguan di sistem akan menyebabkan gangguan masuk dan dirasakan oleh generator, untuk itu diperlukan pemasangan pengaman cadangan.

d.

Arus Beban Kumparan Tidak Seimbang (Unbalanced Armature Curent) Pembebanan yang tidak seimbang pada sistem atau adanya gangguan satu fasa pada sistem yang menyebabkan beban pada generator tidak seimbang dan menyebabkan arus urutan negatif. Arus urutan negatif yang melebihi rating akan menginduksi arus medan berfrekuensi rangkap dengan arah berlawanan putaran rotor dan akan menginduksikan


50

arus pada rotor yang akan menyebabkan adanya pemanasan lebih dan kerusakan pada rotor. Sistem pengaman Elektris Generator merupakan suatu alat yang digunakan untuk melindungi generator dari gangguan elektris, baik yang ditimbulkan dari luar generator (sebagai contoh, gangguan hubungan singkat pada jaringan transmisi, gangguan pada main transformers, dan pembebanan berlebih) maupun dari internal generator (sebagai contoh, rotor hubungan ketanah, hilangnya eksitasi generator, kenaikan suhu secara berlebih pada stator, dan fluks magnetik berlebih pada stator). Gangguan ini dapat dikenali dengan menggunakan suatu perangkat bernama rele. Rele ini berperan sebagai sensing element, comparison element, dan control element [11]. Peran rele ini adalah berfungsi untuk [11]: Membunyikan alarm dan menutup rangkaian trip dari pemutus rangkaian untuk membebaskan peralatan dari gangguan yang terjadi. Melokalisir akibat dari gangguan untuk mengurangi potensi kerusakan. Membebaskan peralatan yang tidak bekerja normal untuk mencegah kerusakan peralatan. Segera membaskan bagian yang terganggu. Memberikan petunjuk atau indikasi dari lokasi serta jenis gangguan Penggunaan rele merupakan penghematan 0.5% himgga 2% harga peralatan yang diamankan.


51

3.2

Klasifikasi Rele Pengaman Elektris Generator Terdapat beberapa macam rele yang umum digunakan sebagai pengaman elektris pada generator. Adapun penempatan peralatan pengaman elektris pada generator adalah sebagai berikut [10]:

Gambar 3.4 Penempatan Peralatan Pengaman Elektris pada Generator [11]


52

Jenis rele yang umum digunakan pada sistem pengaman elektris generator yang memiliki rating daya output yang cukup besar adalah : 1. Rele Tegangan Lebih (Overvoltage Relay) Pada generator yang besar umumnya menggunakan sistem pentanahan netral melalui transformator dengan tahanan di sisi sekunder. Sistem pentanahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan nilai impedansi yang tinggi sehingga dapat membatasi arus hubung singkat agar tidak menimbulkan bahaya kerusakan pada belitan dan saat terjadi gangguan hubung singkat stator ke tanah. Arus hubung singkat yang terjadi di sekitar titik netral relatif kecil sehinga sulit untuk dideteksi oleh rele differensial. Dengan dipasang transformator tegangan, arus yang kecil tersebut akan mengalir dan menginduksikan tegangan pada sisi sekunder transformator. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan rele pendeteksi tegangan lebih yang dipasang pada sisi sekunder transformator tegangan. Tegangan yang muncul pada sisi sekunder transformator tegangan akan membuat rele tegangan berada pada kondisi mendeteksi apabila perubahan tegangan melebihi nilai settingnya dan generator akan trip. Rangkaian ini sangat baik karena dapat membatasi aliran arus nol yang mengalir ke dalam generator ketika terjadi


53

hubung singkat fasa ke tanah di sisi tegangan tinggi transformator tegangan. Akan tetapi karena efek kapasitansi pada kedua belitan transformator dapat menyebabkan adanya arus bocor urutan nol yang dapat mengaktifkan rele tegangan lebih di sisi netral generator. Dengan demikian rele tegangan lebih yang dipasang harus mempunyai waktu tunda yang dapat dikoordinasikan dengan rele di luar generator. Adapun penyebab overvoltage adalah sebagai berikut: Kegagalan AVR. Kesalahan operasi sistem eksitasi. Pelepasan beban saaat eksitasi dikontrol secara manual. Pemisahan generator dari sistem saat islanding. Adapun single line diagram rele gangguan tegangan lebih adalah sebagai berikut :

Gambar 3.5 Single Line Diagram Rele Tegangan Lebih pada Generator [2]


54

2. Rele Gangguan Stator Hubung Tanah (Stator Earth Fault Relay) Ganguan hubungan tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi. Arus gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentu cukup besar untuk dapat mengoperasikan rele arus lebih. Oleh sebab itu, harus ada rele arus hubung tanah yang harus dapat mendeteksi arus urutan nol, karena setiap gangguan hunung tanah menghasilkan arus urutan nol. Rele gangguan tanah ini dipasang pada sirkuit stator seperti umumnya rele hubung tanah pada sirkuit 3 fasa yaitu dengan menjumlah melalui transformator arus ke 3 fasa yang ada. Jika tidak terdapat gangguan hubung tanah jumlah ini sama dengan 0, tapi jika terdapat gangguan hubung tanah maka jumlah ini tidak sama dengan 0 lalu rele akan bekerja. Rele ini akan mendeteksi gangguan hubung tanah yang terjadi pada sirkuit yang terhubung dengan sirkuit stator dari generator. Untuk membatasi pendeteksian gangguan hubung tanah yang terjadi pada stator generator saja dipakai rele hubung tanah terbatas, dimana jumlah arus deri 3 fasa tersebut generator. Rele hubung tanah terbatas sesungguhnya merupakan rele diferensial khusus yang dirangkai untuk mendeteksi gangguan stator hubung tanah. Adapun single line diagram rele gangguan stator hubung tanah adalah sebagai berikut : dijumlah lagi dengan arus yang dideteksi transformator arus pada konduktor pentanahan titik netral


55

Gambar 3.6 Single Line Diagram Rele Gangguan Stator Hubung Tanah [11] Sedangkan single line diagram rele gangguan stator hubung tanah terbatas adalah sebagai berikut :

Gambar 3.7 Single Line Diagram Rele Gangguan Stator Hubung Tanah Terbatas [9]


56

3. Rele Daya Balik (Reverse Power Relay) Rele daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya balik aktif yang masuk pada generator. Berubahnya aliran daya aktif pada arah generator akan membuat generator menjadi motor, dikenal sebagai peristiwa motoring. Pengaruh ini disebabkan oleh pengaruh rendahnya input daya dari prime mover. Bila daya input ini tidak dapat mengatasi rugi-rugi daya yang ada maka kekurangan daya dapat diperoleh dengan menyerap daya aktif dari jaringan. Selama penguatan masih ada maka aliran daya aktif generator sama halnya dengan saat generator bekerja sebagai motor, sehingga daya aktif masuk ke generator dan daya reaktif dapat masuk atau keluar dari generator. Peristiwa motoring ini dapat juga menimbulkan kerusakan lebih parah pada turbin ketika aliran uap berhenti. Temperatur sudu-sudu akan naik akibat rugi gesekan turbin dengan udara. Untuk itu di dalam turbin gas dan uap dilengkapi sensor aliran dan temperatur yang dapat memberikan pesan pada rele untuk trip. Akan tetapi pada generator juga dipasng rele daya balik yang berfungsi sebagai cadangan bila pengaman di turbin gagal bekerja. Adapun single line diagram rele daya balik adalah sebagai berikut :


57

Gambar 3.8 Single Line Diagram Rele Daya Balik [11] Pada gambar tersebut, apabila terjadi gangguan pada F1, maka rele akan men-trip CB2, apabila gangguan terjadi pada F2, maka rele tidak akan men-trip CB2 karena arah aliran arus yng terbalik dari kanan ke kiri. 4. Rele Gangguan Rotor Hubung Tanah (Rotor Earth Fault Relay ) Hubung tanah dalam sirkuit rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotor dengan badan rotor dimana dapat menimbulkan distorsi medan magnet yang dihasilkan rotor dan selanjutnya dapat menimbulakn getaran (vibrasi) berlebihan dalam generator. Oleh karena itu, hal ini harus dihentikan oleh rele rotor hubung tanah. Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka rele rotor hubung tanah pada prinsipnya merupakan rele arus lebih untuk arus searah. Adapun single line diagram rele gangguan rotor hubung tanah adalah sebagai berikut :


58

Gambar 3.9 Single Line Diagram Rele Gangguan Rotor Hubung Tanah [11] Pada gambar di atas, ketika tidak ada gangguan maka arus simetri, {Ir = Ia+Ib+Ic =0}, namun ketika terjadi gangguan hubung singkat ke tanah, maka arus menjadi tak simetri {Ir = Ia+Ib+Ic = 3Iao}, sehingga terdapat arus yang mengalir pada rele dan membuat rele mendeteksi gangguan. 5. Rele Fasa Urutan Negatif (Negative Phase Sequence Relay) Arus yang tidak seimbang pada stator akan menimbulkan arus urutan negatif dalam stator. Arus urutan negatif ini akan menimbulkan medan magnet yang berlawanan arah terhadap rotor dan menghasilkan arus putar eddy. Pada permukaan rotor, arus pusar ini akan menimbulkan panas yang pada akhirnya dapat menyebabkan overheat. Efek pemanasan yang ditimbulkan dapat mengakibatkan kerusaka pada struktur bagian-bagian rotor yang juga dapat menimbulkan getaranpada


59

rotor. Karena material rotor memiliki batas temperatur yang dinyatakan dalam : I2 . t = K Dimana, I2 T K = Arus urutan fasa = waktu = karakteristik kerja

Rumus tersebut menunjukkan hubungan antara arus negatif dan batas waktu yang diijinkan mengalir pada generator. Rele arus urutan negatif berfungsi untuk mendeteksi dengan karakteristik invers. Hal ini dikareakan setiap jenis mesin sinkron memiliki harga yang berbeda. 6. Rele Diferensial (Differential Relay) Rele ini berfungsi untuk mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator dan harus bekerja lebih cepat daripada rele arus lebih agar terdapat selektifitas. Prinsip kerja rele ini adalah membandingkan arus yang masuk dan keluar dari kumparan stator generator. Apabila terdapat selisih, berarti terdapat gangguan dalam kumparan stator generator. CT pertama dipasang pada bagian dekat pentanahan stator, sedangkan CT kedua dipasang pada bagian output stator. Selisih arus yang terdeteksi di antara kedua zona inilah yang mengoperasikan rele diferensial. Adapun single line diagram rele diferensial adalah sebagai berikut :


60

Gambar 3.10 Single Line Diagram Rele Diferensial [11] Dalam keadaan normal Ir= I2 - I2 =0 Gangguan di K Gangguan di bus B Ir= I2 Ir= I2 - I2 =0 rele tidak kerja rele kerja rele tidak kerja

7. Rele Arus Lebih (Overcurrent Relay) Rele ini berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir dalam kumparan stator generator. Arus yang berlebihan dapat terjadi pada kumparan stator generator atau di dalam kumparan rotor. Arus yang berlebihan pada kumparan stator dapat terjadi karena pembebanan berlebihan terhadap generator. Adapun single line diagram rele arus lebih adalah sebagai berikut :


61

Gambar 3.11 Single Line Diagram Rele Arus Lebih [11] Keterangan, CB TC I CT Ir C Ip = Circuit Breaker = Trip Coil CB = Arus yang mengalir pada saluran yang diamankan = Transformator Arus = Arus yang mengalir pada rele = Rele arus lebih = Arus pick-up dari rele

8. Rele Gangguan Frekuensi (Frequency Fault Relay) Rele ini berfungsi untuk mendeteksi adanya perubahan frekuensi dalam nilai yang besar secara tiba tiba. Kisaran frekuensi yang diijinkan adalah 3% sampai 7% dari nilai frekuensi nominal. Penurunan frekuensi disebabkan oleh adanya kelebihan permintaan daya aktif di jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang turun menyebabkan naiknya arus magnetisasi pada generator yang


62

akan menaikkan temperatur. Pada turbin uap, hal tersebut akan mereduksi umur blade pada rotor. Kenaikan frekuensi disebabkan oleh adanya penurunan permintaan daya aktif pada jaringan atau kerusakan regulator frekuensi. Frekuensi yang naik akan menyebabkan turunnya nilai arus magnetisasi pada generator yang akan menyebabkan generator kekurangan medan penguat. Sensor rele frekuensi dipasang pada tiap fasa yang keluar dari generator. 9. Rele Impedansi (Impedance Relay) Rele ini berfungsi untuk mendeteksi gangguan antar fasa pada posisi output generator (di saluran penghantar atau feeder). Dengan adanya setting keterlambatan waktu, rele ini memberi kesempatan terlebih dahulu pada rele penghantar untuk mengatasi gangguan tersebut. Sensor rele ini berupa transformator tegangan, transformator arus, serta elemen directional yang hanya melihat gangguan yang ada pada posisi output generator saja, sehingga apabila terjadi gangguan dalam generator itu sendiri atau pada input generator (turbin atau exciter), rele tidak akan bekerja karena zona tersebut tidak berada dalam zona pengamanan yang dapat diamankan oleh rele impedansi.


63

Gambar 3.12 Single Line Diagram Rele Impedansi [11] Keterangan : C = elemen starting P = power directional D = elemen/rele jarak ratio Ur/Ir = Zfault Sinyal pada rele tidak tergantung pada arus gangguan, tetapi tergantung jarak dimana gangguan terjadi, berhubungan dengan parameter saluran dimana Z = f ( I ). 10. Rele Kehilangan Medan Penguat Rotor (Lost of Rotor Excitation Relay) Hilangnya medan penguat pada rotor akan mengakibatkan generator kehilangan sinkronisasi dan berputar di luar kecepatan sinkronnya sehingga generator beroperasi sebagai generator asinkron. Daya reaktif yang diambil dari sistem ini akan dapat melebihi rating generator sehingga


64

menimbulkan overload pada belitan stator dan menimbulkan overheat yang menimbulkan penurunan tegangan generator.

Gambar 3.13 Diagram Rele Kehilangan Medan Penguat Rotor [7] Hilangnya medan penguat rotor dapat dideteksi dengan kumparan yang dipasang paralel dengan main exciter dan kumparan rotor generator. Pada kumparan ini akan mengalir arus yang apabila nilainya kurang dari arus setting yang diinginkan, maka akan membuat rele mengeluarkan sinyal alarm atau trip. 11. Rele Kehilangan Sinkronisasi (Out of Synchronism Relay) Peristiwa lepasnya sinkronisasi pada generator yang sedang beroperasi disebabkan oleh generator yang beroperasi melampaui batas stabilnya. Yang dimaksud dengan stabilitas adalah kemampuan sistem untuk kembali bekerja normal setelah mengalami sesuatu seperti perubahan beban, switching, dan gangguan lain. Gangguan tersebut akan berdampak pada tidak sinkronnya tegangan generator dan sistem. Untuk


65

mengamankan generator yang berkapasitas beban besar terhadap peristiwa ayunan beban dari kondisi tak sinkron digunakan rele lepas sinkron. Rele ini mendeteksi besar impedansi (arus dan tegangan sistem). Apabila kondisi sistem akan memasuki impedansi generator maka rele tersebut akan mengaktifkan rele untuk trip PMT generator. Rele impedansi merupakan backup bagi rele ini.

Gambar 3.14 Single Line Diagram Rele Kehilangan Sinkronisasi [3]


66

BAB IV APLIKASI SISTEM PENGAMAN ELEKTRIS GENERATOR PADA PLTGU GRESIK

4.1

Peralatan Pengaman Elektris Generator Pada PLTGU Gresik terdapat sistem pengaman elektris dengan spesifikasi teknis yang sama untuk tiap generator pada masing-masing turbin gas dan turbin uap. Rating pada tiap generator berbeda karena disesuaikan dengan rating masing-masing generator. Peralatan pengaman tersebut merupakan peralatan pengaman analog yang diproduksi oleh pabrikan Siemens Ltd. Kinerja dari pengaman ini dapat dimonitor dan dikontrol langsung melalui CCR PLTGU, namun setting dari masing-masing sistem pengaman elektris dapat diubah secara manual pada masing-masing modul sistem pengaman elektris. Pada peralatan pengaman yang dibahas di bagian selanjutnya, seluruh setting merupakan setting yang terdapat pada sistem pengaman elektris generator pada turbin uap PLTGU Gresik. Setting yang berlaku pada sistem pengaman elektris generator pada turbin gas PLTGU Gresik, analog dengan setting yang terdapat pada sistem pengaman elektris generator pada turbin uap PLTGU Gresik.


67

Gambar 4.1 Single Line Diagram Sistem Pengaman Elektris Generator pada PLTGU Gresik


68

4.1.1 a.

Generator Solid State Overvoltage Protection (Siemens 7RE2110/59G) Aplikasi Pengaman ini melindungi mesin dan perlengkapan listrik dari pengaruh efek tegangan lebih yang mungkin dapat merusak peralatan tersebut [2]. Pengaman akan memberikan sinyal trip bagi CB apabila tegangan pickedup melebihi nilai yang dijadikan tolok ukur (set value) pada rele pengaman.

b.

Kinerja Pengaman Terdapat dua tipe pengamanan yaitu single stages atau twostages; tergantung pada ukuran dan jenis generator, tipe eksitasinya, serta regulator tegangan (VR) yang terdapat pada generator tersebut. Pada tipe pengamanan two-stages, overvoltage yang tinggi menyebabkan rele akan lebih cepat memberikan sinyal trip. Ketika terjadi overvoltage rendah maka rele akan lambat memberikan sinyal trip, hal ini berati terdapat de-eksitasi pada generator [2].

c.

Karakteristik Rating : 150 MVA/10,5 kV 5% CT PT :: 10500/3 / 100/3 Volt Alarm :time time :: 1,5 sekon

Setting : Trip U> : 120 Volt


69

Gambar 4.2 Siemens 7RE2110/59G d. Rekomendasi Setting Setting perlindungan tegangan lebih berdasarkan pada kecepatan VR generator mengatasi fluktuasi tegangan sistem pengaman tidak boleh menggangu operasi normal dari VR. Dapat disimpulkan bahwa pengaman overvoltage bekerja bersama dengan karakteristik voltage-time dari VR. Kenaikan tegangan bisa disebabkan oleh pelepasan beban. Pada saat beban penuh, jika generator lain terlepas dari sistem maka tegangan akan naik secara signifikan. Jika AVR tidak mampu mereduksi arus eksitasi dengan cepat, maka tegangan akan terus naik sebanding dengan eksitasi generator pada saat pelepasan beban. Stage pertama (short time) umumnya diset dengan time delay selama 0.1 detik pada saat pelepasan beban penuh tidak menyebabkan trip (tegangan diset pada kurang lebih 140% tegangan nominal).


70

Stage kedua (long time) diset pada kurang lebih 120% tegangan nominal dan time delay diatur selama 2 detik tergantung pada kecapatan VR. Setting yang tepat diperoleh dari oscillograph (saat pelepasan beban penuh untuk mendapatkan kurva tegangan terhadap waktu). Untuk pengaman tipe single stage maka setting identik dengan setting long time stage pada two stage unit. 4.1.2 a. Stator Aplikasi Digunakan untuk mendeteksi gangguan tenah pada belitan stator mesin 3 fasa yang terhubung ke sistem melalui transformator. Pengaman ini memberikan pengamanan untuk seluruh belitan stator [2]. b. Kinerja Pengaman Pengaman beroperasi dengan tegangan bias 20 Hz dan independen terhadap system fequency neutral displacement voltage. Pada saat terjadi gangguan, 7UE22 mendeteksi gangguan tanah pada seluruh belitan termasuk titik bintang dari mesin. Tegangan bias mempunyai besar 1% dari tegangan rating fasa; isolasi belitan tidak mengalami tambahan beban. Pada saat terjadi gangguan tanah, sumber tegangan 20 Hz mengirim arus tanah dengan ukuran yang sangat kecil melalui earth fault point. Pengaman ini biasanya dipasangkan ke sistem Earth Fault Protection 100% (Siemens

7UE2210/64G -1)


71

dengan transformator pentanahan. Pengaman ini berkoordinasi dengan solid state earth fault protection 80% 7RE26 dan line connected earthing transformator; pengaktifan rele dapat dilakukan pada saat mesin mati karena tidak ada bias [2]. c. Karakteristik Rating CT ACT Bandpass Filter PT APT Bandpass Filter Setting Alarm :Trip Io> : 6 mA : 150 MVA/10,5 kV 5% : 400/5 A : 20 Hz : 10500/3 / 100/3 Volt : 20 Hz : time time :: 0,2 sekon

Gambar 4.3 Siemens 7UE2210/64G -1 d. Rekomendasi Setting Nilai setting untuk arus tanah pada sisi sekunder ditentukan dengan tes pada sisi primer. Nilainya berkisar 2 kali arus nominal yang diukur pada saat operasi (kondisi isolasi normal).


72

Arus setting harus lebih besar dari arus interferensi yang disebabkan oleh arus interferensi earth fault pada sisi tegangan tinggi transformator. Hal ini bertujuan agar pengaman tidak terkecoh dengan arus interferensi sehingga pengaman hanya akan mendeteksi arus gangguan saja, bukan arus interferensi. Hal ini penting agar pengaman tidak mengeluarkan sinyal trip karena adanya arus interfensi tersebut. Setting waktu tunda yang direkomendasikan pada pengaman ini adalah 0.1 detik [2]. 4.1.3 Stator Earth Fault Protection 80% (Siemens 7RE2610/64G-2) a. Aplikasi Digunakan untuk mendeteksi adanya earth fault pada stator generator. Pada peralatan ini, sensor dihubungkan pada belitan 500 V dari transformator pentanahan melalui pembagi tegangan 5:1. Pengaman ini dihubungkan dengan transformator pentanahan netral antara generator dengan bumi. Pengaman ini mendeteksi perubahan tegangan yang muncul karena earth fault dan memberikan range perlindungan antara 80%-90% terhadap keseluruhan belitan yang terdapat