Presentation KP Cirata

STUDI SISTEM PENGUATAN DENGAN SIKAT (BRUSH EXCITATION) PADA GENERATOR SINKRON TIGA FASA PLTA PT. PJB UP CIRATA BANDUNG JAWA BARAT

SEMINAR KERJA PRAKTIK

PEMAKALAH:Yoegi Dwivanjaya

H1C007006

PEMBIMBING :Dr. Eng Suroso, ST.,MT

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

Latar Belakang

Untuk menghasilkan energi listrik dengan arus bolak balik yang stabil, diperlukan sebuah teknologi berupa sistem eksitasi.

Sistem eksitasi ini adalah sebuah teknik penguatan arus medan magnet yang dibangkitkan pada generator dengan prinsip elektromagnetis untuk menghasilkan medan magnet penguat.

Bila rotor berputar akan menimbulkan perpototongan antara kumparan medan dengan stator winding sehingga menghasilkan Gaya Gerak Listrik (GGL).

Lingkup Pembahasan

Secara umum • Membahas mengenai sejarah umum dan sistem pembangkitan listrik di PT. PJB UP

Cirata, Bandung.

Secara khusus • Membahas mengenai pembangkitan listrik AC melalui proses medan elektromagnetis

pada generator sinkron tiga fasa.

• Membahas mengenai sistem penguatan dengan sikat (brush eksitation) pada generator AC tiga fasa menggunakan sumber DC atau sumber AC yang disearahkan.

• Membahas cara pemeliharaan sistem penguatan dengan sikat (brush eksitation) pada generator sinkron tiga fasa PT. PJB UP Cirata.

Tujuan Kerja Praktik

Mengamati dan mempelajari proses dari sistem penguatan dengan sikat (brush excitation) pada generator sinkron tiga fasa PLTA PT. PJB UP Cirata Bandung.

Mengetahui sistem dan proses pembangkitan energi listrik di PT. PJB UP Cirata Bandung.

Mengetahui cara pemeliharaan serta permasalahan (trouble shooting) yang mungkin terjadi pada sistem penguatan dengan sikat di PT. PJB UP Cirata.

Sistem Pembangkitan

Produksi dan sistem pengoperasian kegiatan usaha inti adalah pembangkit tenaga listrik dengan total daya terpasang 1008 Mega Watt (MW) dengan dioperasikannya 8 buah turbin berkapasitas masing-masing 129.000 KW dan dengan putaran 187,5 RPM.

Adapun tinggi air jatuh efektif untuk memutar turbin adalah 112,5 meter dengan debit air maksimum 135 m3/detik.

Tenaga listrik yang dihasilkan PLTA Cirata melalui generator dengan tegangan 16,5 kV yang dinaikkan menjadi 500 kV melalui trafo utama yang kemudian melalui gardu induk tegangan ekstra tinggi 500 kV (GITET) Cirata, energi tersebut disalurkan ke sistem interkoneksi 500 kV Jawa-Madura-Bali (Jamali).

Sistem Penguatan dengan Sikat (Brush Excitation)

Sistem penguatan menggunakan sikat (brush excitation system), dimana sebuah generator (main generator) sebagai sumber tegangan AC yang diubah menjadi DC melalui penyearah (thyristor).

Penggunaan baterai sebagai sumber tegangan DC awal, untuk mengalirkan arus penguatan dari main exciter ke rotor generator digunakan slip ring dan sikat arang. Medan magnet dihasilkan oleh 32 pole winding rotor yang dipasang satu poros dengan satu unit slip ring yang masing-masing terdiri dari slip ring positif dan slipring negative. Melalui 12 buah carbon brush yang dipasang menempel pada sisi luar permukaan slip ring positif (+) dan 12 buah carbon brush dipasang menempel pada sisi luar permukaan slipring negative (-), arus DC dari thryrstor di panel excitation disupply ke pole winding rotor melalui carbon brush dan slipring untuk menghasilkan medan magnet yang dibutuhkan generator.

Rangkaian Peralatan Sistem Penguatan dengan Sikat

Bagian-bagian Utama Sistem Penguatan dengan Sikat

Transformator tenaga untuk penguatan (excitator transformer)

Pengatur arus medan (automatic voltage regulator/AVR)

Kutub-kutub magnit dan rotor

Thyristor

Slip ring dan sikat arang

Penahanan medan (Field suppression)

Proses Terjadinya Control Tegangan DC ke Rotor

Keluaran tegangan generator yang tinggi diturunkan melalui transformator penguatan sehingga outputnya menjadi lebih rendah dan kemudian disearahkan, output penyearah telah menjadi DC.

Besar kecilnya tegangan pada rangkaian penyearah/thyristormenentukan hasil output generator yang di induksi, sehingga keluarannya merupakan komando atau bergantung pada rangkaian control AVR.

Cara Kerja Sistem Penguatan dengan Sikat PLTA Cirata

Turbin generator berputar menggerakan rotor generator sampai dengan putaran nominal 187,5 rpm.

Pada saat putaran generator menuju 80% dari putaran nominal 187,5 rpm yaitu 150 rpm, kontak/switch tegangan initial baterai 110 V DC dan kontak field discarger circuit breaker menutup untuk memberikan penguatan arus medan (If) awal ke rotor generator (pada saat ini trafo eksitasi 16,5 kV/393 V belum kerja) sampai dengan 20% dari I fn = 1.830 A = 336 A kira-kira tegangan pada terminal generator -+ 3.3 kV).

Pada saat penguatan arus medan If = 20% dari I fn = 366 A, bersama itu kontak switch tegangan initial baterre 110 V DC membuka dan penguatan arus medan If rotor generator berpindah, selanjutnya energy eksitasi didapat dari busbar generator melalui trafo tegangan eksitasi 16,5 kV/393 V.

Thristor dari converter dan untuk pengaturan tegangan serta pengaturan medan dikontrol oleh gate control thrystor. Selanjutnya secara otomatis tegangan generator dikontrol oleh AVR hingga tegangan pada terminal generator menujukan 16,5 kV. Tegangan tersebut dipertahankan kestabilannya secara otomatis oleh sistem kontrol tegangan AVR (Automatic Voltage Regulator).

Sistem Proteksi dari Sistem Penguatan dengan Sikat

Voltage Balance Relay

Ground Fault Relay

Over Temperature Relay

Over Relay

Untuk mengetahui apakah output generator normal atau tidak dan apakah fuse sisi sekunder atau primer dalam kondisi normal.

Untuk mendeteksi temperatur yang bekerja pada trafo eksitasi.

Untuk mendeteksi apakah pemakaian arus pada trafo eksitasi melebihi batas yang ditentukan.

Untuk mengamankan dan mendeteksi apabila terjadi hubung singkat pada rotor generator atau sistem supply DC ke kumparan medan.

Pemeliharaan Sistem Penguatan dengan Sikat

• Posisi MCB yang terdapat didalam panel penguatan perlu dicek posisinya apakah normaly open atau normaly off pada saat operasi.

• Polarity Reversing Link merupakan kontaktor DC yang harus dipindahkan setiap 6 bulan sekali. Diharapkan dari perpindahan kontaktor ini akan menjaga keausan salah satu polarity DB (+/ -) menjadi sama. Sehingga life time system penguatan dengan sikat menjadi lebih lama.

• Menjaga kebersihan pressure-pressure switch di dalam panel dan saringan udara pada panel.

• Membersihkan kotoran atau arang tipis yang timbul dalam field breaker. Arang tipis yang menempel ini timbul karena bunga api pembukaan field breaker. Pada saat pembersihan ini kondisi unit harus shunt down dan peralatan yang bertegangan harus sudah digrounding.

Trouble Shooting Sistem Penguatan dengan Sikat

Tegangan generator tidak muncul waktu flasing

Flasing contactor tidak berfungsi

Tegangan flasing belum tersedia

Rangkaian flasing terbuka

Rangkaian medan terbuka/hubungan singkat

Pengaman lebur flasing terputus

Sistem eksitasi tidak setabil

Regulator Gain (AC atau DC) diset terlalu tinggi

Gangguan catu daya

Gangguan regulator

Beban turbin goyang

Kesimpulan

• Konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet/sistem penguatan) dan sebuah kumparan (biasa disebut kumparan jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bola-balik. Hampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GGL berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu brushless excitation system.

• Sistem penguatan dengan sikat (brush excitation) mempunyai kelemahan dalam masalah pemeliharaan karena bunga api, diperlukan pemeliharaan dalam pembaruan sikat-sikat karena pemakaian, penyetelan pegas sikat dan sebagainya.

• Nilai arus penguatan harus dijaga agar selalu sesuai dengan arus dasar pada sistem penguatan sehingga kestabilan sistem secara keseluruhan tetap stabil.

Saran

• Sistem penguatan dengan sikat (brush excitation) dapat dialihkan dengan menggunakan sistem penguatan tanpa sikat (brushless excitation) karena biaya perawatan relatif lebih rendah.

• Untuk menghasilkan tegangan sistem yang stabil, besarnya arus penguatan harus selalu diperhatikan berkaitan dengan fluktuasi beban yang terjadi.

Terima kasih..