JENIS –JENIS SISTIM EKSITASI
Ada beberapa jenis sistim eksitasi,yang terpenting untuk diketahui adalah
Sistim eksitasi statis dengan sikat dan sistim eksitasi tampa sikat ( Brushless ).
Pada jenis tampa
sikat ( Brushless ), sistim penyearah tegangan ( Dioda ) terletak pada
rotor dan bersama – sama berputar dengan rotor. Sebagai contoh yang
mengunakan Brushless untuk sistim eksitasi adalagh generator PLTGU
Ombilin 2 x 110 MW.
I.SISTIM EKSISTASI GENERATOR
Sistim eksitasi di unit PLTA termasuk jenis eksitasi statis
dengan menggunakan Tyristor. Kelebihan sistim eksitasi ini adalah sebagai berikut :
- Mempunyai respon yang cepat seiring kemampuan Governor turbin.
- Memiliki batasan arus eksitasi yang tinggi.
- Sumber tegangan eksitasi diambil langsung dari generator
Fungsi eksitasi pada generator adalah untuk :
“ Membangkitkan tegangan pada stator generator dengan mensupply arus DC pada rotor generator “.
Arus eksitasi yang masuk harus dapat diatur sedemikian sehingga :
Menimbulkan tegangan stator pada waktu yang singkat menuju sinkronisasi
Menstabilkan supply daya listrik MW dan MVAR ke sistim
Menjaga tegangan generator agar tetap berada dalam batasan tegangan nominal yang diijinkan ( 5 % V nominal generator )
II. CARA KERJS SISTIM EKSISTASI
Kondisi normal supply eksitasi dari tegangan output transformer eksitasi
(
Field transformer ) dengan kapasitas 645 KVA pada tegangan 11KV / 440
V. Selanjutnya melalui trafo auxiliary diubah lagi menjadi 440 / 380 V.
Transformer eksitasi ini berpendingin ONAN dengan 6 buah RTD yang
berfungsi untuk memonitor temperatur ( panas )
dan mengirim sinyal alarm dan trip. Tegangan output 380 ini untuk motor
pendingin Thyristor berjumlah 2 buah masing – masing berkapasitas 3 KW.
Beberapa peralatan yang menggunakan / membutuhkan tegangan AC :
Proteksi Over Voltage
Rangkaian elektronik peredam tegangan surja
Trafo untuk sensor arus dan proteksinya
Gate kontrol dan pengaturnya
Beberapa peralatan yang menggunakan / membutuhkan tegangan DC :
Peralatan field flashing
Proteksi Over Voltage
Field Circuit Breaker
Field Discharge Resistor
Polarity Reversing Link
Pengatur tegangan automatis ( AVR ) berfungsi menjaga tegangan generator
Tetap
konstan 11 KV baik kondisi berbeban ataupun tanpa beban. Dalam
bekerjanya AVR membutuhkan input dari tegangan output generator dan arus
yang ada pada titik netral belitan stator.
Output dari AVR ini dipergunakan untuk Fiels Current Regulator dan Control Unit Gate.
Disamping itu bekerjanya AVR bersma – sama seperangkat elektronik lain mempunyai fungsi juga sebagai :
a. OEL ( Over Excitation Limiter )
Merupakan pembatas agar jangan sampai terjadi over eksitasi
b. UEL ( Under Excitation Limiter )
Merupakan pembatas agar jangan sampai terjadi under eksitasi
c. OCL ( Over Current Limiter )
Merupakan pembatas agar jangan sampai terjadi over current
d. LDC ( Line Drop Compensator )
Memberikan sinyal kompensasi pada AVR berdasar penurunan tegangan saluran untuk mempertahankan tegangan pada tingkat ditentukan
e. CCC ( Cross Current Compensation )
Memberikan sinyal kompensasi pada AVR untuk mengatasi penurunan daya reaktif generator saat berbeban menuju kondisi stabil
f. PSS ( Power System Stabilizer )
Memperluas range stabilitas dinamis saat operasi paralel generator dengan sistim.
Sistim
thyristor disini untuk mengubah tegangan AC ke DC ( Rectifier ).
Thyristor merupakan pengembangan dari dioda dimana kelebihan thyristor
adalah memiliki gate untuk input sudut penyalaan ( ). Apabila sudut penyalaan 0 < < style=""> > > 180 thyristor berfungsi sebagai inferter.
Untuk
kebutuhan arus eksitasi , sistim rangkaian thyristor yang digunakan
disini adalah tersusun dari 6 buah thyristor dan 6 buah fuse.
Untuk
melindungi thyristor dari kerusakan yang disebabkan gangguan lonjakan
arus karena kegagalan kerja AVR maka pada setiap thyristor dipadang fuse
secara seri. Fuse ini berjenis fuse kecepatan tinggi ( High Speed Fuse
). Konstruksi fuse ini terdiri dari suatu resin melanin dan terminal
metal pada kedua ujung, disekitarnya digunakan lempengan porselen untuk meredam busur api.
Bila
sekering putus maka terdapat rangkaian pendeteksi putusnya sekring (
Fuse blown out detector ) sehingga indikator led pada panel lokal dan
kontrol room menyala.
Pengontrol THYRISTOR sistim eksitasi meliputi :
AVR ( Automatic Voltage Regulator )
Berfungsi untuk Over eksitasi limit ( 1,6 If normal ), Under eksitasi limit ( 0,8 If ), Power System Stabilizer, Over Current Load.
Switch over antara automatic dan manual ( pada kondisi berbeban )
Field Current Regulator ( pengatur arus medan )
Gate Control Unit ( untuk triggering sudut penyalaan thyristor )
Untuk kebutuhan monitoring arus dan tegangan eksitasi dikontrol room
( kontrol level 1 ) diperoleh dari input arus dan tegangan eksitasi lokal yang diperkuat lewat tranduser. Tegangan DC yang keluar dimonitor lewat Amper Meter dan Volt Meter pada panel lokal.
Field
breaker interlock dengan resistor deeksitasi. Pada kondisi trip /
gangguan Field breaker opening, pada kondisi beroperasi / berbeban Field
Breaker Closing. Adapun respon kecepatan close ke opening kurang dari
30 ms. Peralatan field breaker maksimum beroperasi pada V = 550 V dan
arus 1000 A. Fungsi resistor deeksitasi untuk menghilangkan magnet sisa pada belitan rotor dengan cara mendisipasikan arus menjadi panas.
Polarity Reversing Link adalah
sisting ring rotor dengan brushes dalam top cover generator.
Selanjutnya arus DC yang timbul disalurkan pada rotor lewat brush.
Sistim proteksi yang ada dalam sistim eksitasi :
- Earth Fault Overcurrent Relay 64 E
- Over Current Relay 51 E
- Deexcitation dan Rotor Over Voltage
- AC Over Voltage Protection ( maksimum 525 VAC )
III. KONDISI YANG TIMBUL PADA SISTIM EKSITASI
Berbagai kondisi yang timbul pada sistim eksitasigenerator :
Kondisi testing / Komisioning :
Untuk
keperluan saan testing atau komisioning dibutuhkan supply 220 V AC
diambil dari supply luar sistim eksitasi. Sementara dapat dikontrol dari
lokal secara manual ( raise, lower, on – off )
Kondisi saat start up generator :
Pada kondisi start up kebutuhan arus eksitasi diambil dari battery 110 VDC.
Pada
saat start ( switch on ) terjadi field flashing dengan tegangan 110 V
dan arus 100 A. Selanjutnya field breaker close dan field flashing
breaker close. Dengan demikiantimbul tegangan pada terminal generator.
Saat start supply tegangan AC juga dibutuhkan untuk :
Sistim kontrol meliputi kontrol unit sinkron dari 110 V DC
Fan pendingin thyristor 1 & 2
Field Flashing untuk eksitasi awal
Kondisi tegangan yang timbul 20 % dari tegangan nominal
Field Flashing Breaker sistim eksitasi open
kondisi line charging
Pada
kondisi ini generator kita mengirim tegangan lewar transmisi ketempat
lain sehingga generator menanggung daya reaktif ( MVAR ) yang
dibangkitkan oleh transmisi. Maksimum kondisi line charging 32 Mvar pada
over eksitasi generator dan – 42 Mvar pada under eksitasi generator.
Hal ini dapat dikontrol pada level 1 & 2
kondisi sinkron
Dapat dilakukan secara otomatis dikontrol room dengan kontrol level 1 & 2
kondisi berbeban
Setelah
sinkron maka sistim eksitasi bekerja secara otomasis mengatur tegangan
dan daya reaktif ke sistim. Dengan kontrol level 1 kondisi ini dapat
kita ubah ke kondisi manual untuk menurunkan atau menaikan arus eksitasi
( raise dan lower ). Perubahab automatis ke manual berfungsi menaikkan
atau menurunkan tegangan generator sekaligus pula merubah MVAR.
IV. ALARM DAN TRIP SISTIM EKSITASI
Dalam pengoperasian sistim eksitasi perlu diperhatikan alarm dan trips
Sistim
eksitasi. Pada waktu alarm dan trip sinyal informasi dikirim ke kontrol
level 1, 2 ,dan 3. Pada waktu sistim eksitasi trip maka Field CB
eksitasi dengan cepat membuka dan menginformasikan sistim eksitasi trip.
Hal – hal yang menyebabkan sistim eksitasi alatm sebagai berikut :
- Transformer eksitasi overheating
- Sensor tegangan generator ( VT ) mengalami gangguan
- Supply AC mengalami gangguan
- Proteksi Overvoltagebekerja
- Rotor Overvoltage
- MCB trip
- Thyristor fuse putus
- Thyrisitor fan mengalami kegagalan
- Limiter AVR tercapai
- Sequence menuju kondisi siap sinkron overtime
- AVR mengalami gangguan
- Field Breaker mengalami gangguan
Hal – hal yang menyebabkan sistim eksitasi trip sebagai berikut :
- Transformer eksitasi overheating melampaui maksimum
- Rotor Over Voltage
- Sistim Thyristor dan AVR mengalami gangguan
- Sequence menuju kondisi siap sinkron overtime
- Field Breaker mengalami gangguan
Untuk selanjutnya apabila unit trip dari sistim eksitasi maka peralatan unit yang bekerja adalah :
Field Breaker dan CB 11 KV trip seketika
Turbin emergency stop
Stop sequence unit
Mekanikal brake aktif
V. GANGGUAN YANG TIMBUL DALAM PENGOPERASIAN SISTIM EKSITASI DAN PENANGGULANGANNYA
Sinyal –sinyal alarm trip terekam oleh sistim ASCE dan tercetak pada
Event
recorder ( Th 1999 s/d tidak berfungsi ), selain itu pada lokal
terdapat indikasi. Apabial terjadi gangguan maka hal – hal yang perlu
diperiksa dan direset adalah sebagai berikut :
1. Control sequence Overtime
Pengaruhnya : sistim eksitasi trip
Detektor : kontrol peralatan +JD1.A1 – A13
Penyebab : sistim eksitasi bekerja overtime akibat dari start atau
stop Sequence overtime yang diakibatkan oleh :
- power field flashing missing
- malfungsi relay dannkontaktor
- malfungsi relay kontrol
Reseting : periksa indikator alarm dan reset
2. Kegagalan funsi generator PT
Pengaruhnya : terjadi transfer operasi dari otomatis kemanual
Detektor : - peralatan kontrol + JD 01A1 –A1
- MCB generator PT di panel
Penyebab : - kegagalan fungsi generator PT
- sensor tegangan mengalami gangguan
Reseting : - periksa potensial transformer 1 YH dan jalur sensor
Tegangan
- masukkan MCB
3. Kegagalan supply AC
Pengaruhnya : sistim eksitasi trip
Detektor : selektor switch JD01 – A09 / S1 tidak pada posisi
OPERASI
Penyebab : - short circuit atau Overload
- trip pada supply breaker
Reseting : kembalikan selktor switch ke posisi operation, chek
Kembali fuse dan breake
4. Proteksi AC Overvoltage bekerja
Pengaruhnya : alarm suara
Detektor : gangguan pada fuse + JD02 – F01 & JD03
G01 / F71
Penyebab : nilai overvoltage dilampaui, kerusakan dioda
atau kapasitor dipanel F71
Reseting : periksa kondisi eksitasi dan ganti fuse
5. PSS aktif
Pengaruhnya : alarm bekerja
Detektor : panel lokal +JD01. A1 – A13
Penyebab : gangguan pada sistim 150 KV diluar unit
Generator sehingga power sytstim stabilizer
bekerja
Reseting : reset dilokal
6. Field Breaker mengalami kegagalan kerja
Pengarunya : sistim eksitasi trip
Detektor : kontrol equepment JD01.A1 – A13
Penyebab : manual trip dari field breaker , kerusakan field
Field breaker dan kerusakan switch on / off
Pada panel lokal
Reseting : periksa kondisi field breaker dan sistim
Kontrol card
7. Rotor Overvoltage
Pengaruhnya : eksitasi trip
Detektor : Relay overvoltage
Penyebab : terjadi overvoltage > 1200 V pada busbar DC,
Terjadi kerusakan pada tyristor atau trigger
Reseting : cek lokal panel
8. MCB supply trip
Pengaruhnya : alarm suara
Detector : - mcb + JD01 – F731 untuk lighting
panel
- mcb + JD01 – F732 untuk heating panel
- mcb + JD01 – F711 untuk 110 V DC
control
V1
- mcb + JD01 – F712 untuk 110 V DC control
V2
- mcb + JD01 – F721 untuk 110 V DC supply
- mcb + JD01 – F722 untuk 110 V DC supply 2
- mcb + JD01 – F911 untuk proteksi motor penggerak main CB supply
- mcb + JD01 – F911 untuk proteksi motor untuk tyristor fan saat line charging
- mcb + JD01- F911 untuk proteksi motor
tyristor fan 1 saat kondisi normal
- mcb + JD01 – F911 untuk proteksi motor untuk tyristor fan 2 saat kondisi normal
Penyebab : kerusakan mcb , short circuit
Reseting : switch on mcb atau ganti fuse
9. Thyristor fan alarm & trip
Pengarunya : alarm bunyi , start fan back up
Detektor : Pressure switch JD02.F31 dan kontrol elemen JDO1.A1-A13
Penyebab : filter udara kotor , short circuit pada motor
Fan, mcb JD02 – F12 dan F22 trip
Reseting : bersihkan filter dan on kembali mcb
10. Fuse tyristor alarm
Pengaruhnya : alarm suara dan LED pada panel lokal
Detektor : mikro switch pada dekat fuse
Penyebab : short circuit , kerusakan tyristor , kerusakan
RC elemen
Reseting : cek tyristor , cek RC elemen , reset
mikroswitch
11. Regulator fault
Pengaruhnya : sistim eksitasi trip
Detektor : kontrol panel JD01 – A1 – A13
Penyebab : regulator hardware fault , regulator power
Fault, software failure
Reseting : cek power supply , cek regulator
12. Speed <>
Pengaruhnya : Eksitasi trip
Detektor : 90 % speed signal dari governor dan kontrol
Panel JD01 – A113
Penyebab : isolated operation dibawah 90 % speed
Reseting :
13. Transformer eksitasi temperatur winding over heating
Pengaruhnya : unit trip
Detektor : winding detektor JT – TI dan supervision
Relay JD01 – A0112
Penyebab : overload dan pendinginan kurang, unbalance
Load saat gangguan tyristor dan gate kontrol
Reseting : turunkan beban reaktif, tingkatkan sistim
Pendingin, cek tyristor dan gate kontrol
14. DC supply failure
Pengaruhnya : alarm bunyi
Detektor : MCB JD01 - F721 – F722
Penyebab : gangguan pada DC konventer JD01 – A721
A722
VI. PEMELIHARAAN SISTIM EKSITASI
Guna menjaga kelangsungan kerja dari sistim operasi unit maka harus
dilaksanakan pemeliharaan sistim eksitasi generator. Hal ini perlu dilakukan agar menjaga life time sistim dari pembengkit.
Dalam sistim eksitasi generator, perawatan yang perlu dilakukan antara lain :
1. Posisi mcb yang terdapat didalam panel eksitasi perlu dicek posisinya apakah
normaly open atau normaly off pada saat operasi.
2. 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 brush eksitasi menjadi lebih lama.
3. Menjaga kebersihan pressure – pressure switch didalam panel dan saringan
Udara pada panel.
4. 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.