LAPORAN KERJA PRAKTEK
di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN
SISTEM EKSITASI
GENERATOR
Diajukan
Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh
Ijazah
Program Srata S1 Negara Pada
Institut
Teknologi Padang
Oleh:
Rici Afrianto
BP: 2009310004
JURUSAN TEKNIK
ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI
INDUSTRI
INSTITUT
TEKNOLOGI PADANG
2012
SISTEM EKSITASI GENERATOR
LAPORAN KERJA
PRAKTEK
Rici Afrianto
2009310004
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI PADANG
2012
LAPORAN KERJA PRAKTEK
SISTEM EKSITASI GENERATOR
di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN
Disusun oleh.
Rici Afrianto
2009310004
Disahkan Oleh : Disetujui
Oleh :
Asman
Har. Listrik dan Instrumen Supervisor
Har.Listrik
Mustika Efendi Hotman
Armen
NIP.
8006245 Z NIP.
7095103 R
Diketahui :
Manajer PT. PLN (Persero) Sektor Kit. Ombilin
Luthfy
Triheru
NIP.
5882068 B
HALAMAN
PENGESAHAN
LAPORAN KERJA
PRAKTEK
SISTEM EKSITASI GENERATOR
di PT. PLN (Persero) SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN
Disusun Oleh.
Rici afrianto
2009310004
Disahkan Oleh : Disetujui
Oleh :
Ketua Jurusan Teknik Elektro Pembimbing
Arfita Yuana
Dewi., ST., MT.
Diketahui :
Dekan Fakultas Teknologi
Industri
Dr. Ir. M. Yahya, Msc.
PERNYATAAN KEASLIAN ISI
LAPORAN KERJA PRAKTEK
(KP)
Saya
yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama :
Rici Afrianto
BP :
2009310004
Program Studi : Teknik Elektro Strata Satu (S1)
Judul
KP : SISTEM EKSITASI GENERATOR di PT. PLN (Persero)
SEKTOR PEMBANGKITAN OMBILIN
Menyatakan dengan
sesungguhnya bahwa Laporan Kerja Praktek yang telah penulis buat ini merupakan
hasil karya sendiri dan bukan merupakan duplikasi serta tidak mengutip sebagian
atau seluruhnya karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan sumbernya.
Sawahlunto,1 Oktober 2012
Rici
Afrianto
KATA PENGANTAR
Terlebih dahulu penulis
mengucapkan puji dan syukur kehadirat Allah Yang Maha Esa dimana atas Rahmat
dan Ridhonya akhirnya Penulis dapat menyelesaikan laporan Kerja Praktek di PLTU
Ombilin.
Mengenai bahan dan sumber laporan
ini Penulis sajikan berdasaran Kerja Praktek yang telah Penulis laksanakan
serta ditambah dengan berbagai teori yang Penulis ambil dari beberapa buku pedoman serta Bapak Pembimbing yang
telah membantu dari PLTU Ombilin.
Waktu menjalani Kerja Praktek maupun
dalam tahap penulisan laporan ini Penulis telah mendapat segala bantuan yang
Penulis butuhkan baik berupa saran-saran maupun pemikiran dari berbagai pihak,
untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada.
1. Kepada Allah S.W.T
yang telah memberikan kesehatan sehingga saya dapat menyelesaikan laporan Kerja
Praktek ini.
2. Ir. Hendri
Nofrianto., MT. selaku
Rektor Institut Teknologi Padang.
3. Dr. Ir. M.
Yahya, Msc. selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi
Padang.
4. Ibu Arfita Yuana Dewi, MT.
selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Institut Teknologi Padang.
5. Zuriman
Anthony, MT selaku pembimbing
yang telah memberikan bimbingan, saran dan nasehat dalam menyelesaikan laporan
kerja praktek ini.
6. Bapak Luthfy Triheru
selaku Manajer PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin.
7. Bapak Mustika Efendi
selaku Asman Pemeliharan Listrik, Kontrol dan Instrument PT. PLN (Persero)
Sektor Pembangkitan Ombilin.
8. Bapak
Hotman Armen selaku Pebimbing
Lapangan/Supervisor Pemeliharaan Listrik PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan
Ombilin.
9. Kepada
Seluruh Staf dan Karyawan PT. PLN (Persero) Sektor
Pembangkitan Ombilin yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu,
terimakasih banyak atas kerja sama dan bantuannya.
10. Kedua
orang tua, dan keluarga yang telah memberikan do’a dan dorongan semangat serta
bantuan baik materil dan moril, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan
Kerja Praktek ini.
11. Teman-teman dari Jurusan
Teknik Elektro dan Angkatan ’09
yang telah memberikan dorongan dan motifasi serta bantuannya selama ini.
12. Serta
semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung yang telah membantu
menyelesaikan Laporan Kerja Praktek ini.
13. Ravindra w.s & rahmadi
hermanto yang
turut melaksanakan Praktek Kerja Lapangan di PT. PLN (Persero) Sektor
Pembangkitan Ombilin terima kasih atas bantuan, support, motivasi, saran, canda
tawa, dan kebersamaannya.
Selanjutnya penulis mengucapakan Puji Syukur
kehadirat_Nya sehingga menjadi amal baik dan mendapatkan hidayah/pahala dari Allah SWT.
Akhirnya sebagaimana yang telah kita ketahui di dunia ini tidak ada satupun
yang sempurna melainkan
Allah SWT. Oleh karena itu Penulis berkeyakinan bahwa laporan yang Penulis
sajikan masih lebih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu Penulis membuka diri
untuk menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak demi
kesempurnaan laporan ini di masa-masa mendatang.
Atas perhatian
serta partisipasi dari semua
pihak, akhir kata Penulis mengucapkan terima kasih.
Sawahlunto,1 Oktober 2012
Penulis
Daftar
isi
HALAMAN
PENGESAHAN PERUSAHAAN
HALAMAN
PENGESAHAN FAKULTAS
KATA
PENGANTAR ……....................................................................... i
DAFTAR
ISI …………………………………………………………….. ii
Bab I Pendahuluan
1.1.
Latar Belakang ………………………………….…. …….. 1
1.2.
Tujuan……………………………………………………… 1
1.3.
Batasan Masalah…………………………………………… 2
1.4.
Metode
Penulisan………………………………………...... 2
BAB
II TINJAUAN UMUM PT. PLN (PERSERO) OMBILIN
2.1. Sejarah Berdiri Perusahaan
.................................................. 4
2.2. Struktur Organisasi PT PLN (Persero)
...................................7
2.2.1. Visi dan Misi Perusahaan.........................................................
2.2.2. Struktur Organisasi ..................................................................
2.3 Peralatan Utama PLTU Sektor
Ombilin................................
2.3.1 Boiler.......................................................................................
2.3.2. Precipitator,
Stack...................................................................
2.3.3. Turbin......................................................................................
2.3.4. Generator................................................................................
2.3.5. Kondensator & Sistem Air Pendingin....................................
2.3.6. Substation, transformer, transmission lines............................
2.3.7 Sistem Kelistrikan PLTU Sektor
ombilin..............................
2.4. Sistem Pengoperasian PLTU Sektor
Ombilin........................
2.4.1. Pengolahan Air
......................................................................
2.4.2. Sistem Bahan Bakar
..............................................................
2.4.3. Sistem Sirkulasi Air dan Uap
...............................................
2.4.4. Sistem Udara dan Gas Buang
..............................................
BAB
III SISTEM EKSITASI GENERATOR UNIT 1
PADA PLTU OMBILIN
3.1. Pengertian Generator
……………………........................... 21
3.2. Pengertian Sistem Generator ……………………………... 24
3.3. Pengertian Sistem Eksitasi
.................................................
3.4. Bagian-bagian Sistem Eksitasi
……………………………. 26
3.4.1. Rotating Dioda
....................................................................
3.4.1. Trafo Eksitasi
......................................................................
3.4.2. Automatic Voltage Regulator
(AVR)..................................
3.4.3. Batray.................................................................................
3.5.
Prinsip Kerja Sistem Eksitasi
……………..…………........ .33
3.6. Keuntungan
dan Kerugian Brushless Excitation Syistem.......36
3.6.1 Keuntungan
............................................................................ 36
3.6.2 Kerugian ..................................................................................37
BAB IV PENUTUP
4.1. Kesimpulan
……………………………..…………............. 37
4.2. Saran
..................................................................................... 38
daftar pustaka
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Listrik adalah bentuk energi
sekunder yang paling praktis penggunaannya oleh manusia, dimana listrik
dihasilkan dari proses konversi energi sumber energi primer seperti, potensial
air, energi angin, minyak bumi, gas dan batubara.
Energi listrik merupakan salah satu
kebutuhan yang penting bagi kehidupan manusia dewasa ini. Kebutuhan akan energi
listrik cenderung meningkat setiap tahunnya. Hal ini disebabkan karena semakin
banyaknya penduduk memerlukan dan menyadari arti pentingnya listrik untuk
menunjang kehidupan sehari-hari. PT. PLN (persero) Kit. Sumbagsel Sektor
Pembangkitan Ombilin merupakan salah satu pensuplai energi listrik di Sumatera.
PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin memakai sistem
suplai listrik tenaga uap. PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan
Ombilin memiliki dua unit pembangkit dengan daya setiap unit
100MW. PLTU ini menyalurkan daya ke sistem interkoneksi Sumatera.
PLTU Ombilin
mempunyai 2 buah unit generator, masing-masing unit memiliki kapasitas 100 MW.
Pengaturan tegangan pada tiap-tiap generator dilakukan dengan mengatur besarnya
arus eksitasi (arus penguat). Pengaturan besarnya arus penguat generator
dilakukan oleh pengaturan tegangan otomatis. Bila arus eksitasi naik maka daya
reaktif yang disalurkan generator ke sistem akan naik sebaliknya bila turun maka daya reaktif yang disalurkan akan berkurang. Jika arus eksitasi yang diberikan terlalu kecil,
aliran daya reaktif akan berbalik dari sistem menuju ke generator sehingga generator menyerap daya reaktif dari
sistem. Keadaan ini sangat berbahaya
karena akan menyebabkan pemanasan
berlebihan pada stator.
1.2. Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan
laporan Kerja Praktek (KP) ini adalah sebagai
berikut:
1.
Memenuhi
salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana di Institut Teknologi padang.
2.
Sebagai
perbandingan antara ilmu yang didapatkan di bangku perkuliahan dengan ilmu yang
didapat pada industri selama masa Kerja
Praktek (KP).
3.
meningkatkan pengetahuan dan wawasan dibidang teknologi khususnya mengenai
pembangkitan energi listrik.
4.
Mengetahui
struktur organisasi perusahaan tempat Kerja Praktek (KP).
5.
Mempelajari
sistem kelistrikan pada PLTU sektor Ombilin.
6.
Mengetahui
sistem eksitasi generator yang digunakan pada PLTU Ombilin.
1.3. Batasan Masalah
Untuk menghindari meluasnya
permasalahan dalam penyusunan dan penulisan laporan Kerja Praktek (KP) ini, maka penulis
hanya dapat membahas masalah mengenai sistem eksitasi generator pada PLTU
sektor Ombilin.
1.4. Metode Penulisan
Adapun metode penulisan yang
digunakan dalam mengumpulkan data untuk pembuatan laporan ini adalah sebagi
berikut:
1. Observasi
Yaitu
melakukan penelitian langsung kelapangan untuk memperoleh data-data yang
berhubungan dengan permasalahan.
2. Wawancara
dan diskusi
Melakukan
Tanya jawab dengan sumber-sumber yang memahami permasalahan.
3. Study
Literatur
Mendapatkan data-data yang berhubungan dengan
permasalahan melalui referensi.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk memudahkan dalam pembahasan penulisan laporan
kerja praktek ini disusun menurut sistematika yang dibagi menjadi Empat BAB, yaitu:
BAB I Berisi Pendahuluan
Berisikan
tentang Latar Belakang, Materi Kerja Praktek
(KP), Maksud dan Tujuan, Batasan Masalah,
Metode Pengumpulan Data, dan Sistematika Laporan.
BAB
II Tinjauan Umum PT. PLN
(Persero) Sektor Ombilin
Berisikan tentang Sejarah Berdirinya PT.PLN (Persero)
Pembangkitan Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin, Struktur Organisasi, Konversi Energi PLTU dan Sistem Kerja PLTU
BAB
III Sistem Eksitasi Generator
pada PLTU Ombilin
Berisikan
tentang pengertian generator, Pengertian Sistem eksitasi, Bagian-bagian
pendukung sistem eksitasi generator pada PLTU
Ombilin dan Prinsip kerja sistem eksitasi generator pada PLTU Ombilin
BAB
IV Penutup
Berisikan
kesimpulan dan saran.
BAB II
TINJAUAN UMUM PLTU OMBILIN
2.1
Sejarah
Berdirinya PLTU Ombilin
Pembangunan PLTU Ombilin merupakan upaya pemerintah dalam
rangka memenuhi kebutuhan akan pasokan daya listrik yang terus meningkat.
Pembangunan PLTU Ombilin juga merupakan perwujudan program pemerintah yang
tertuang dalam GBHN guna menunjang diversifikasi dan konversi energi dengan
memanfaatkan sumber daya batu bara.
Berdasarkan surat keputusan 080.K/ 023/ DIR/ 1995, PT PLN
(persero) Sektor Ombilin adalah salah satu unit organisasi yang berada didaerah
Talawi- Sawah Lunto yang berjarak kurang lebih 120 Km dari kota Padang kearah
utara.
PT. PLN (persero) pembangkitan sumbagsel sistem interkoneksi kelistrikan sumbagsel –
sumbagteng merupakan sistem kelistrikan antara Sumatera Bagian Selatan –
Lampung dengan Sumatera Bagian Tengah – Sumatera Bagian Barat –
Riau.Konstribusi kelistrikan yang disalurkan sektor pembangkitan Ombilin ke
sistem interkoneksi sebesar 29,64 % dari total keseluruhan pembangkit yang ada
di sistem interkoneksi Sumatera Bagian Barat dan Riau.
Kotamadya Sawalunto Propinsi Sumatera Barat
merupakan daerah penghasil pemanfaatan potensi batubara sebagai sumber energi
listrik semakin penting mengingat keterbatasan sumber energi primer.Pembangunan
Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) Ombilin – sijantang dengan menggunakan bahan
bakar batubara merupakan salah satu cara pemanfaatan potensi batubara di daerah
Sawalunto dan sekitarnya.
PLTU Ombilin merupakan PLTU mulut tambang yang
tersedia direncanakan beroperasi tahun 1986 dengan batubara Ombilin dari PT
AICdan PT BA UPO. Namun realisasinya PLTU Ombilin baru memulai beroperasi sejak
akhir tahun 1996.
PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin dibentuk
berdasarkan surat direksi PT. PLN (Persero) No. 080. K/023/DIR/1995, tanggal 18 September 1995 tentang
pembuatan dan penetapan tingkat unit Sektor Pembangkitan Ombilin pada PT. PLN
(Persero) Wilayah III Sektor Pembangkitan Ombilin yang membawahi daerah kerja
Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU) Ombilin dengan kapasitas terpasang 2 x 100 MW .
Pada saat awal PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan
Ombilin berdiri berdasarkan surat Direksi No. 112. K/023/DIR 1996, tanggal 18
November 1996 tentang Unit Pelaksana PT.
PLN (Persero) Pembangkitan dan Penyaluran Sumatera Bagian Selatan pada
tanggal 01 Januari 1997, dibentuk unit Organisasi PT. PLN (Persero)
Pembangkitan dan Penyaluran Sumatera Bagian Selatan Sektor Pembangkitan
Ombilin.
PLTU Ombilin terdiri dari 2 unit yaitu unit 1 dan unit 2,
masing-masing unit memiliki kapasitas 100 MW. PLTU Ombilin baru beroperasi
untuk pertama kalinya pada tanggal 26 Agustus 1996 untuk unit 1, sedangkan
untuk unit 2 baru beroperasi pada tanggal 15 November 1996. Gardu induk Pada
PLTU Ombilin menggunakan Gas insulated
Switchgear ( GIS ) yang beroperasi lebih awal yakni pada tanggal
1 april 1996.
Pembangunan PLTU Ombilin unit 1 dan unit 2 di daerah
Sawahlunto telah melalui tahapan-tahapan yang standar dan tentunya juga telah
mempertimbangkan beberapa aspek yang menunjang untuk diputuskannya pembangunan
suatu prmbangkit yang sesuai dengan infrastruktur yang ada. Adapun tahapan
pembangunan PLTU Ombilin antara lain dimulai dengan tahap pasca konstruksi,
tahap konstruksi, tahap operasi, tahap pasca operasi.
Pada bulan Juli 1993 kunstruksi utama dimulai dan
secara bertahap pembangunan PLTU Ombilin unit 1 dan unit 2 mulai dikerjakan, 3
(tiga) tahun kemudian yaitu pada bulan Juli 1996,unit 1 beroperasi disusul pada
tahun yang sama yaitu pada bulan November 1996 PLTU unit 2 kemudian beroperasi,
sedangkan PLTU itu sendiri dimungkinkan dapat beroperasi selama ± 30 tahun.
Tenaga listrik yang dihasilkan PLTU Ombilin melalui
generator dengan tegangan 11,5 kV dinaikan menjadi 150 kV melalui trafo utama.
Kemudian disalurkan melalui taringan tegangan tinggi 150 kV yang terhubung ke
sistem interkoneksi Sumbagsel, Sumbagteng yang dikendalikan oleh Pusat
Penyaluran dan Pengaturan Beban Sumatera (P3BS).
Tahapan-tahapan pembangunan PLTU, kantor dan sarana
penunjang lainnya adalah sebagai berikut :
No.
|
Tanggal/Bulan/Tahun
|
Proses
|
1.
|
Juli
1993
|
Awal
pembangunan
|
2.
|
Februari
1996
|
Awal
dimulai Comissioning
|
3.
|
26
Agustus 1996
|
Pengoperasian
PLTU unit 1
|
4.
|
05
November 1996
|
Pengoperasian
PLTU unit 2
|
5.
|
15
Desember 1997
|
Serah
terima proyek selesai
|
6.
|
2001
|
PLTG bergabung berkapasitas 3 x 21,35 MW yang berlokasi
di Kecamatan Pauh limo Padang.
|
Sedangkan hasil total yang diperoleh pada tahun 2001
adalah :
1. Produksi
energi listrik adalah 849.790 MW
2. Pemakaian
batu bara adalah 371.895 ton
3. Pemakaian
solar adalah 3.663.961 liter
Dengan demikian kapasitas terpasang PLTU Ombilin 2 x 100 MW yang akan melayani sistem kelistrikan Sumbar
Riau melalui sistem interkoneksi (sistem ring) 150 KV.
2.2
Struktur Organisasi PLN
2.2.1
Visi dan Misi Perusahaan
PT.
PLN (Persero) memiliki visi dan misi sebagai berikut :
Visi :
Diakui
sebagai perusahaan kelas dunia yang bertumbuh kembang, unggul dan
terpercaya
dengan bertumpu pada potensi insani.
Misi :
a)
Menjalankan
bisnis kelistrikan dan bidang lain yang
terkait, berorientasi
pada kepuasan pelanggan,
anggota, perusahan dan pemegang saham.
b)
Menjadikan
tenaga listrik sebagai media untuk meningkatkan kualitas
kehidupan masyarakat.
c)
Mengupayakan
agar tenaga listrik menjadi pendorong kegiatan Ekonomi.
d)
Menjalankan
kegiatan usaha yang berwawasan lingkungan.
Motto
:
“
LISTRIK UNTUK
KEHIDUPAN YANG LEBIH BAIK “
“
ELECTRICITY FOR A BETTER LIFE “
2.2.2
Struktur
Organisasi
Struktur organisasi
di PT PLN (Persero) Sektor Ombilin merupakan suatu susunan yang didalamnya
terdapat bagian-bagian yang saling menunjang untuk
tercapainya tujuan perusahaan. Dimana PT PLN (Persero) Sektor Ombilin dipimpin oleh seorang manager yang dibantu 5 orang
Assistant Manager, yaitu :
1.
Assistant
Manager Engineering
2.
Assistant
Manager Operasi
3.
Assistant
Manager Pemeliharaan
4.
Assistant
Manager Coal & Ash Handling
5.
Assistant
Manager SDM dan ADM
Dalam melaksanakan
tugasnya setiap Assistant Manager dibantu oleh beberapa Supervisor :
a. Assistant Manager Engineering
Mempunyai tugas
melakukan perencanaan dan evaluasi pengoperasian pemeliharaan pembangkitan
tenaga listrik. Dalam menjalankan tugasnya, Assistant Manager Engineering
dibantu oleh staf fungsional.
b.
Assistant Manager Operasi
Mempunyai tugas / bertugas dalam pelaksanaan
pengoperasian unit pembangkit tenaga listrik dengan rencana & prosedur yang
ditetapkan dalam menjalankan tugasnya, Assistant Manager Operasi dibantu oleh 5
orang Supervisor, yaitu :
1.
Supervisor
Operasi Shift A
2.
Supervisor
Operasi Shift B
3.
Supervisor
Operasi Shift C
4.
Supervisor
Operasi Shift D
5.
Supervisor
Analisis Kimia
c. Assistant Manager Pemeliharaan
Dalam menjalankan
tugasnya Assistant Pemeliharaan dibantu oleh :
1.
Supervisor
Pemeliharaan Listrik dan proteksi
2.
Supervisor
Pemeliharaan Kontrol dan Instrument
3.
Supervisor Pemeliharaan Boiler
4.
Supervisor Pemeliharaan Turbin
d.
Assistant Manager Coal dan Ash Handling
Dalam menjalankan tugasnya
Assistant Manager Coal dan Ash Handling dibantu oleh 4 orang Supervisor yaitu:
1.
Supervisor
Operasi Coal & Ash
2.
Supervisor
Pemeliharaan Coal Handling
3.
Supervisor
Pemeliharaan Ash Handling
4.
Supervisor
Bahan bakar & Energi primer
e.
Assistant Manager SDM & ADM
Mempunyai tugas SDM
& ADM. Dalam menjalankan tugasnya Assistant Manager SDM & ADM dibantu
oleh 5 orang Supervisor, yaitu :
1.
Supervisor
SDM & Umum
2.
Supervisor
Anggaran & Keuangan
3.
Supervisor
Akuntansi
4.
Supervisor
Logistik
f.
Manager Unit PLTG Pauh Limo
Manager Unit PLTG Pauh Limo dibantu
oleh 3 orang Supervisor, yaitu :
1. Supervisor
Operasi
2. Supervisor
Pemeliharaan
3.
Supervisor Administrasi
& Keuangan
2.3
Peralatan Utama PLTU
Sektor Ombilin
Peralatan utama PLTU Ombilin secara
umum dibagi beberapa bagian, yaitu :
2.3.1
Boiler
Boiler adalah station untuk melakukan proses pemanasan yang akan merubah air menjadi uap. Boiler
memiliki beberapa peralatan bantu, yaitu
:
1.
Economizer
Economizer berfungsi untuk
meningkatkan temperatur air ( pemanasan awal) sebelum masuk ke boiler untuk
selanjutnya di alirkan ke steam drum, komponen ini berada dalam boiler
yang terdiri dari rangkaian pipa-pipa (tubes) yang menerima air dari
inlet.
Sumber
panas yang diperlukan oleh alat tersebut berasal dari gas buang dalam boiler.
Air mengalir dalam pipa–pipa, sementara di luar mengalir gas panas yang
berasal dari hasil p embakaran boiler. Selanjutnya steam panas tersebut
dimanfaatkan untuk memanaskan air sehingga temperaturnya meningkat.
Penggunaan
Economizer untuk pemanasan awal sangatlah penting, karena:
a.
Hal tersebut dapat meningkatkan efisiensi boiler
secara keseluruhan, karena panas yang ada pada steam bisa dimanfaatkan untuk
melakukan usaha.
b.
Dengan memanaskan air sebelum air diubah menjadi
steam di Boiler, berarti mempermudah kerja Boiler, hanya sedikit saja panas
yang perlu ditambahkan.
c.
Pemanasan air hanya akan mengurangi Thermal
Shock pada Boiler.
2.
Boiler Drum
Berfungsi
untuk menyimpan air dalam volume yang besar dan untuk memisahkan uap dari air
setelah proses pemanasan yang terjadi dalam Boiler. Secara umum, ada
empat jenis pipa sambungan dasar yang berhubungan dengan Steam Drum,
yaitu:
- Feed Water Pipe
Berfungsi
mengalirkan air dari Economizer ke Distribution Pipe yang
panjangnya sama persis dengan Steam Drum. Distribute Pipe
berfungsi mengalirkan air dari Economizer secara merata keseluruh bagian
Steam Drum.
- Downcomer atau Pipa turun
Ditempatkan
disepanjang bagian dasar Steam Drum dengan jarak yang sama antara yang
satu dengan yang lainnya. Pipa-pipa ini mengalirkan air dari Steam Drum menuju
Boiler Circulating Pump. Boiler Water Circulating Pump (BWCP)
digunakan untuk memompa air dari Downcomer dan mensirkulasikannya menuju
Waterwall yang kemudian air tersebut dipanaskan oleh pembakaran di
Boiler dan dikirim kembali ke Steam Drum.
- Waterwall Pipe
Terletak
dikedua sisi Steam Drum dan merupakan pipa-pipa kecil yang berderet
vertikal dalam Boiler, setiap pipa disambung satu sama lain agar membentuk
selubung yang kontinu dalam Boiler. Konstruksi seperti ini disebut konstruksi
membran. Waterwall bertugas menerima dan mengalirkan air dari Boiler
Circulating Pump kemudian dipanaskan dalam Boiler dan dialirkan ke Steam
Drum.
- Steam Outlet Pipe
Merupakan
sambungan terakhir, diletakkan dibagian atas Steam Drum untuk
memungkinkan Saturated Steam keluar dari Steam Drum menuju Superheater.
Dalam
Steam Drum, Saturated Steam akan dipisahkan dan diteruskan untuk
pemanasan lebih lanjut di Superheater, sedangkan airnya tetap berada
dalam Steam drum dan dialirkan ke Down Comer, dari sini proses akan
dimulai lagi. Selain pipa tersebut, juga terdapat Blowdown Pipa yang
letaknya dibagian bawah Steam Drum, tepat dibawah permukaan air. Saat
air berubah menjadi uap, kotoran-kotoran air akan tetap tinggal di air dalam Steam
Drum. Jika konsentrasi kotoran tersebut menjadi tinggi, kemurnian steam
yang keluar dari Steam Drum akan terpengaruh dan akan terbawa ke Super
Heater ataupun ke Turbin. Pipa Blowdown akan menghilangkan sebagian
kotoran air Boiler dari permukaan Steam Drum, dan mengalirkannya
sehingga dapat mengurangi konsentrasi kotoran dalam air Boiler, dan pada
akhirnya dapat menjaga Super Heater dan Turbin tetap bersih.
3.
Down Comer
Down Comer
berupa pipa berukuran besar, yang menghubungkan bagian bawah boiler drum dengan Lower Header.
Down comer berfungsi untuk
mengalirkan air turun dari boiler drum menuju lower header. Dari lower
header air akan masuk ke tube
wall (riser) untuk diubah
menjadi uap dan kembali ke boiler drum.
4.
Tube Wall
Panas yang dihasilkan oleh proses
pembakaran di dalam furnace
sebagian diberikan kepada air yang ada
di dalam tube wall sehingga air berubah menjadi uap. Selain
berfungsi untuk merubah air menjadi uap tube
wall juga mencegah penyebaran panas dalam furnace ke udara
luar.
5.
Heater
a. Superheater
Superheater
merupakan kumpulan pipa Boiler yang terletak dijalan aliran gas panas hasil
pembakaran. Panas dari gas ini dipindahkan ke Saturated Steam yang
ada dalam pipa Superheater, sehingga berubah menjadi Super Heated
Steam.
Superheater ini
ada dua bagian, yaitu Primary Superheater dan Secondary Superheater.
Primary Superheater merupakan pemanas pertama yang dilewati oleh Saturate
Steam setelah keluar dari Steam drum, setelah itu baru melewati Secondary
Superheater dan menjadi Super Heated Steam. SH Steam akan
dialirkan untuk memutar High Presure Turbin, dan kemudian tekanan dan
temperaturnya akan turun.
a) Low
Temperature Super Heater (LTSH)
b) High
Temperatur super Heater (HTSH)
b. Re-Heater
Setelah
tekanan dan temperatur SH Steam turun maka SH Steam tersebut akan
dikembalikan ke Boiler untuk pemanasan ulang. Pemanasan ulang ini berlangsung
di bagian Boiler yang disebut Re-Heater yang merupakan kumpulan
pipa Boiler yang diberi panas dari gas pembakaran seperti Superheater.
Jadi Re-Heater berfungsi untuk menaikkan temperatur SH Steam
tanpa mempengaruhi tekanannya. Di bagian Re Heater, SH Steam akan
dikembalikan untuk memutar Intermediate Presure Turbine(IP) dan Low
Presure Turbine (LP).
c. Air
Pre-Heater
Air
Pre-Heater adalah instrument yang sistem kerjanya
berputar dengan putaran rendah dan berfungsi untuk memanasi udara pembakaran
sebelum dikirim ke Furnace. Pemanas Udara pembakaran tersebut diambil
dari gas buang hasil pembakaran dari Furnace yang dialirkan melalui Air
Pre-Heater sebelum dibuang ke Chimney.
6.
Desuperheater
Desuper Heater
terletak diantara Low temperatur super heater dan high temperature
super heater yang berfungsi untuk mengendalikan temperature uap dengan cara
memancarkan air dari pemanas tekanan tinggi ke dalam uap.
Untuk pengoperasian boiler ini ada beberapa sistem
pendukung utama yang terdiri dari :
a)
Sistem bahan bakar
b)
Sirkulasi air dalam
boiler
c)
Sistem udara bahan
bakar
d)
Sistem gas buang
Gambar
2.1. Sistem Pengubahan air menjadi uap dalam
Boiler
(Sumber
: PT. PLN Persero )
Data teknik Boiler :
Pabrik : GEC ALSTHOM Stein Industrie France
Tipe : single drum
Kapasitas uap : 420 ton/ hr
Tekanan uap : 110 bar abs
Suhu uap : 513oC
Bahan baker utama : batu bara
2.3.2
Precipitator, stack
Batubara yang dibakar akan menghasilkan Burning
carbon dioxide (CO2), sulphur dioxide (SO2) dan nitrogen
oxides (NOx). Gas – gas ini dikeluarkan dari Boiler. Bottom ash atau
abu yang lebih tebal / berat yang terbuat dari serpihan coarse dijatuhkan ke
bawah Boiler dan masuk ke silo untuk dibuang. Fly ash atau abu yang
sangat ringan terbawa oleh gas panas di dalam Boiler. Fly Ash ini
dtangkap oleh electrostatic precipitator ( ESP ) sebelum gas buang
terbang ke udara melalui cerobong asap ( Stack / Chimney ). ESP
berfungsi sebagai filter udara yang menyaring atau menangkap 99.4% fly ash.
2.3.3
Turbin
Turbin adalah alat yang berfungsi
untuk merubah energi kinetik menjadi energi mekanik. Pada PLTU Ombilin yang
digunakan adalah turbin uap (steam turbin), memiliki sudu-sudu 20
tingkat. Sudu-sudu pada turbin ini
terdiri dari sudu tetap dan sudu gerak. Turbin uap ini juga dilengkapi
dengan 2 (dua) Main Stop Valve dan 4 (empat) Governor Valve.
Spesifikasi Steam Turbin di PLTU Ombilin
adalah sebagai berikut :
Jenis : Condensing turbin,
silinder tunggal, poros tunggal, non reheat dan mempunyai kemampuan
operasi dengan 5 jenis pemanasan pendahuluan (Regenerative Feed Heating
System).
Type/tingkat : impuls/ 20 tingkat
Daya : 100 MW
Daya maksimum : 110 MW dalam kondisi throttle
valve terbuka lebar (VWO ) dan 5% over pressure.
Data kondisi guarantee output :
Tekanan uap : 100 bar
Suhu uap : 510oC
Enthalpy : 3400 KJ/ Kg
Jumlah uap : 373,4 T/ hr
Tekanan
condenser : 0,091 bar
Kecepatan putar
poros : 3000 rpm
Pabrik : GEC ALSTHOM Rateu
La Courneuve
Tipe : TC 114 MV 140
Tekanan uap
keluar : 96 mbar
2.3.4
Generator
Generator merupakan peralatan yang
dapat mengubah energi mekanik menjadi energi elektrik. Pada PLTU Ombilin ini
generator yang digunakan adalah generator sinkron yang mempunyai 2 buah kutub.
2.3.5
Kondensator (Condensers) & Sistem Air Pendingin (cooling water system)
Air pendingin dialirkan ke dalam pembangkit dan
disirkulasikan melalui pipa – pipa di dalam kondensor, yang digunakan untuk
mendinginkan uap yang berasal dari turbin. Air pendingin yang bisa diambil dari
air laut akan mendinginkan uap panas sehingga berubah menjadi air murni kembali
dan disirkulasikan kembali ke Boiler untuk dipanaskan menjadi uap dan memutar
turbin. Air pendingin yang diambil dari laut sekarang menjadi hangat karena
adanya pertukaran panas di dalam kondensor, dibuang kembali ke sungai.
2.3.6
Substation,
transformer, transmission lines
Listrik yang dihasilkan oleh
generator biasanya mempunyai tegangan 6,000 Volt atau 11,000 Volt akan dinaikan
tegangannya menjadi 150,000 Volt ( 150kV ) atau 500,000 Volt ( 500kV ) melalui
transformer sesuai system kelistrikan di Indonesia dan dialirkan ke Gardu Induk
( substation ) untuk didistribusikan. Kenaikan tegangan tersebut
diperlukan untuk keperluan pendistribusian hingga ratusan kilometer ke wilayah
lain melalui jaringan transmisi.
Untuk penggunaan sehari – hari
ataupun industri, tegangan tinggi tersebut akan diturunkan kembali melalui
transformer menjadi 380 Volt ( phasa ke phasa ) atau lebih dikenal 220 Volt (
phasa ke netral ).
2.3.7
Sistem
Kelistrikan di PT. PLN (Persero) Kit. Sumbagsel Sektor
Pembangkitan
Ombilin
PT. PLN
(Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin mempunyai dua unit
pembangkit dengan kapasitas terpasang 2 x 100 Mw. Sistem kelistrikan di PT. PLN
(Persero) Kit. Sumbagsel Sektor Pembangkitan Ombilin menurut tegangan yang
digunakan, yaitu :
1.
Sistem 150 KV
2.
Sistem 6 KV
3.
Sistem 380 V
4.
Sistem 220 V
5.
Sistem Uninteruptable power suply
(UPS) 220 V
6.
Sistem 48 V DC
Gambar 2.2 Sistem kelistrikan PLTU Ombilin
(Sumber : PT. PLN Persero )
Konstruksi Generator adalah seporos
dengan turbin sehingga dengan berputarnya Turbin maka Generator ikut berputar.
Generator dilengkapi dengan penguatan dari exciter maka generator menghasilkan
energy listrik 3 phasa dengan tegangan 11,5 kV. Selanjutnya disalurkan melalui
Generator Transformer sehingga tegangannya dinaikan menjadi 150 kV menuju Gas Insulated
Switchgear(GIS) yang
merupakan switch yard 1,5 CB. Sistem penyaluran melalui saluran udara
tegangan tinggi 150 kV menuju GI Salak dan GI Indarung.
2.4 Sistem Pengoperasian PLTU Sektor Ombilin
PLTU berbeda dengan PLTA yang hanya
memiliki system lebih sederhana berupa pengolahan air saja, PLTU memiliki semua
teknologi yang dibutuhkan mulai dari pengolahan air, pengolahan bahan baker
batu bara serta diesel (High Speed Diesel), teknologi pengolahan
pembuangan limbah (asap dan debu hasil pembakaran batu bara), teknologi
transportasi batu bara, teknologi pendinginan dengan menara pendingin dan masih
banyak lagi teknologi-teknologi sederhana yang membentuk PLTU Ombilin ini
menjadi system terbesar pembangkit tenaga. Sistem-sistem itu secara garis besar
dapat dikelompokkan menjadi :
1. Sistem
Pengolahan Air
2. Sistem
Bahan Bakar (batu bara dan HSD)
3. Sistem
Air dan Uap
4. Sistem
Udara dan Gas Buang
Skema
umum alur konversi energi dari pengoperasian PLTU Ombilin ini adalah:
Gambar
2.3 . Skema
Konversi Energi PLTU Ombilin
2.4.1
Sistem Pengolahan Air
Air merupakan salah satu
komponen yang penting untuk memenuhi kebutuhan PLTU Ombilin dalam pembangkitan
energi listrik dengan tenaga uap. Air yang digunakan diambil dari sungai
Ombilin setelah memelalui beberapa tahap pengolahan.
Sistem pengolahan air dibedakan atas dua bagian
yaitu :
1. Sistem
eksternal
2. Sistem
internal
A.
Sistem eksternal
Sistem
eksternal dilakukan di Pretreament Plant dan Water Treatment Plant. Pengolahan
air bertujuan untuk mengolah bahan mentah air (air sungai) menjadi air murni
yang siap untuk diubah menjadi uap sehingga dapat membangkitkan energi listrik.
Sirkulasi
air di preatreatment dapat digambarkan sebagai berikut
Gambar
2.4. Sirkulasi air di pretreatment
(
Sumber : PT. PLN Persero )
Gambar 2.5 Sistem WTP
(Sumber : PT. PLN (Persero)
1.
Air Sungai Ombilin
Air sungai
dipompakan dengan menggunakan River Water Pump (RWP). Di PLTU Ombilin
ada tiga buah RWP yang pengoperasiannya ditentukan dengan kebutuhannya. Jika kebutuhan air 580 ton maka pompa yang
digunakan dua buah RWP. Sedangkan satunya lagi dalam keadaan stand by. Sistem
pengaturannya diatur secara otomatis.
Sebelum
air menuju clarifier terlebih dahulu
masuk kedalam mixer. Mixer merupakan tempat
pengadukan zat-zat kimia seperti :
- Alum/Tawas,
yaitu untuk membuat flok dan koagulan dan untuk mempermudah
pengendapan kotoran.
- Polyelektrolit,
yaitu untuk mempercepat proses pengendapan, yaitu dengan mengikat
partikel-partikel zat terlarut yang terdapat dalam air sehingga dijadikan
butiran-butiran yang melayang-layang di dalam air menjadi berat dan
mengendap di dalam air.
- Sodium
Hypocloride, yaitu untuk menghambat
pertumbuhan lumut dan membunuh mikroorganisme.
- Kapur,
yaitu untuk menaikkan pH air.
Setelah
melalui mixer kemudian diteruskan ke clarifier yang terlebih dahulu air
tersebut disaring ke Bar Screen yang gunanya untuk menyaring benda-benda yang
berukuran besar,kemudian air dipompakan ke Bak Clarifier.
a.
Bak Clarifier
Clarifier ini merupakan bak pengendapan dimana pada bak ini
dilengkpai dengan pulsator. Pulsator berfungsi untuk menyalurkan atau
mendistrikbusikan air bersih yang akan menuju Storage Basin.
b.
Storage Basin
(Bak Penampungan)
Storage Basin berfungsi sebagai bak penampungan air dari clafifier
yang kemudian dipompakan untuk :
2.
Water Service
(Pelayanan Air)
Water
service merupakan air umpan Sand Filter
(Saringan Pasir) dan untuk Service water yaitu air yang digunakan untuk
air minum dan sanitasi (kesehatan) di PLTU Ombilin yang diinjeksikan dengan Sodium
Hypoclorid.
Pengolahan
air yang dilakukan di Water Treatment Plan (WTP) adalah sebagai berikut
:
a.
Sand
Filter (penyaringan
pasir)
Umpan Sand filter
ini merupkan tempat penyaringan awal yang kemudian air tersebut di pompakn
melalui Sand filter yang beriksi pasir berutujuan untuk menyaring
kotoran-kotoran yang masih terbawa dari Storage Basin.
b. Clear
Well (Penampungan air bersih)
Berfungsi untuk menampung air
bersih yang dipompakan dari Sand Filter.
c. Aktivated
Carbon Filter (Saringan Karbon Aktif)
erfungsi untuk menghilangkan warna,
bau, rasa dan sebagai pengikat zat-zat organik.
d. Cation Exchanger (Penukar Kation)
Berfungsi untuk
melepas H+ dan mengikat zat-zat yang terlarut pada air tersebut.
Setelah beroperasi lebih kurang 18 jam
Cation Exchanger akan menjadi jenuh diregenerasi (diinjeksikan) dengan Hcl
selama kurang lebih 30 menit.
e.
Anion
Exchanger (Penukaran
Ion)
Berfungsi untuk
melepaskan OH, seperti halnya pada Cation Excharger setelah beroperasi
lebih kurang 18 jam maka anion exchanger akan jenuh sehingga perlu
diinjeksikan NaOH selama lebih kurang 30 menit.
f. Mixed
Bed (Bak Pencampur)
Merupakan alat pencampur yang akan
menangkap zat-zat yang lolos dari cation exchanger sehingga air yang
keluar dari mixed bed adalah air yang bebaas mineral.
g. Demineralizer
Tank (bak penampungan air mineral)
Merupakan penampungan air bebas
mineral dan dipompkan dengan make up pump untuk sistem internal unit
3.
Make up cooling Tower (menara penampungan air dingin)
Make up cooling tower berguna
untuk air penampungan pada cooling tower. Air cooling tower ini digunakan untuk
mendinginkan uap bekas pada condenser. Air untuk cooling tower ini
dipompkan dari storage basin dengan menggunkan cooling tower make up pump
dan diinjeksikan dengan beberapa zat yaitu :
a.
sodium
hypoclorid
Berfungsi untuk membunuh mikro
organisme yang terdapat dalam air
b.
cooper
corrotion inhibitor
Berfungsi untuk menghambat
terjadinya korosi tembaga (Cu) pada pipa condensator
c.
Asam
Clorid
Berfungsi untuk meningkatkan
derajat keasaman air dari cooling tower air dipompakan ke circulating
water intake pit, kemudian dipompakan lagi oleh circulating water pump ke
Condensor yang berfungsi untuk mendinginkan uap bekas. Dari Condensor air masuk
ke bak cooling tower lagi dengan demikian sirkulasi air pendingan
merupakan sirkulasi tertutup. Kemudian air pada cooling tower diambil
pada storage basin dengan cooling tower masuk make up pump.
4.
Diesel Fire Fighting (Pemadam kebakaran)
Merupakan seperangkat alat yang digunakan untuk
memadamkan kebakaran apabila terjadi kebakaran.
B.
Sistem
Internal
Sistem
internal dimulai dari Hot well, air
demineralizer tank dipompakan dengan make up ke Hot
well, begitu air condensat yang berasal dari condensor ke Hot well. Air
dari Hot well dipompakan ke Low Presure Heather yang terdiri dari
2 buah yaitu :
a.
LPH1
dengan temperature sekitar 49°C - 72°C dan pressure antara
0,5 bar – 0,9 bar
b.
LPH
2 dengan temperature sekitsr 56°C - 110°C dan pressure antara
0,9 bar – 1,5 bar
Adapun Hydrazine, digunakan utnuk mengikat oksigen
yang terlarut dalam air, sedangkan Amoniak, digunakan utnuk menstabilkan
derajat keasaman ( PH ) air supaya netral (PH 6,2-7,8).
Di LPH temperatur akan naik karena uap ekstrasi dari
turbin.tersebut Air dari LPH masuk ke dearator untuk membuang gas-gas yang
terlarut dalam temperatur air dimana pemanasan terjadi dengan menggunakan uap
ekstrasi dari turbin yang bercampur langsung dengan air. Selanjutnya air masuk
ke feed water tank dengan menggunakan boiler feed pump air dialiri ke high
presure Heater (HPH) dengan tekanan antara 7 bar – 14 bar. Di HPH
temperatur air akan bertambah karena adanya pemanasan uap ekstrasi dari turbine
sebesar 200°C - 304°C.
Air dari HPH masuk ke economizer, pada economizer
terjadi pemanasan oleh aliran gas buang dari sisa pembakaran. Dari economizer
air masuk ke drum boiler. Uap yang dihasilkan di boiler drum
masuk ke Superheater dan temperaturnya telah mencapai kurang lebih 5050C
kemudian masuk ke Desuperheaternya yang menghasilkan uap air dengan
menginjeksikan hidrazine. Pada dearator ini juga terjadi kenaikan kering
dengan temperatur 5100C, uap kering inilah yang siap menutar turbin
akan masuk ke condenser yang kemudian didinginkan atau di embunkan dengan
menggunkan air pendingan dari cooling tower, air dari hasil pengembunan
akan ditampung di Hot Wall.
Adapun Hydrazine, digunakan untuk mengikat oksigen yang
terlarut dalam air, sedangkan amoniak digunakan untuk menstabilkan derajat
keasaman (PH) air supaya netral (PH 6,2 - 7,2).
2.4.2
Sistem Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan adalah sebagai berikut :
1.
High Speed Diesel (HSD)
Bahan bakar solar digunakan untuk
pembakaran awal yaitu disaat unit batu bara dioperasikan hingga beban sekitar
35 MW dan pada saat terjadi trip. Bahan bakar solar yang diterima dari
Pertamina Padang terlebih dahulu ditampung pada tangki HSD yang telah disiapkan
. Di PLTU Ombilin terdapat 2 buah tangki HSD yaitu :
a.
Satu tangki untuk Storage
Tank dengan kapasitas 620 kl
b.
Satu tangki untuk Daily
Tank dengan kapasitas 220 kl.
Selanjutnya
minyak diesel HSD tersebut dikabutkan di burner dan dinyalakan dengan busi
listrik (ignitor).
2.
Batu Bara
Peralatan utama pada system bahan
bakar batu bara adalah :
- Coal
bunker
- Coal
Feeder
- Coal
Mill
- Sealing
Air Fan
- Primary
Air Fan
Peralatan coal bunker digunakan sebagai tempat penampungan batu bara
sebelum batu bara tersebut digiling di dalam coal mill. Sebelum
ditampung pada coal bunker , batu bara tersebut telah melalui Reclaim
Hooper, Crush House, Transfer Tower dengan menggunakan belt conveyor yang
dilengkapi dengan Magnetik Separator dan Metal Detector.
Pada crusher house ini batu
bara akan dipecah sehingga ukurannya sekitar 40 mm. Setiap unit boiler
mempunyai empat buah coal bunker dan setiap coal bunker bertugas menyuplai satu buah coal mill.
Kapasitas masing-masing coal bunker dalah 160 ton. Dari coal bunker batu bara ditransfer ke coal mill dengan
menggunakan bantuan coal feeder. Coal feeder berfungsi untuk
menyuplai batu bara ke dalam mill sesuai dengan kebutuhannya. Volume
batu bara yang disuplai ke dalam mill pada akhirnya akan menentukan
banyaknya uap yang akan diproduksi oleh boiler.
Coal mill adalah alat untuk
menggiling batu bara menjadi serbuk yang sangat halus. Batu bara yang halus ini
dapat membantu proses pembakaran menjadi sempurna dan cepat. Untuk satu unit
terdapat empat coal mill dan satu coal mill mempunyai empat
keluaran.masing-masing keluaran menuju setiap sudut (corner) pada boiler.
Serbuk batu bara yang dihembuskan ke ruang bkar boiler dibantu dengan bantuan
udara dari Primary Air Fan (PAF). Primary air fan ini juga
membantu proses pembakaran pada boiler, karena sebelumnya sudah ada
nyala api (burner) maka serbuk batu bara tersebut terbakar. Setelah aapi
batu bara sudah normal selanjutnya burner solar dimatikan.
Seperti sudah dijelaskan di atas
bahwa untuk penyalaan awal di ruang bakar boiler bahan bakar adalah HSD.
HSD dipakai sampai daya yang dibangkitkan generator untuk setiap unit sampai
maksimal + 35 MW. Kemudian dari 35 MW 60 MW bahan bakar boiler
adalah batu bara yang diambil dari dua buah silo (coal bunker ). Dari 60 MW sampai beban maksimum (100 MW)
batu bara di tambah satu silo lagi. Sedangkan dari 25 MW sampai 35 MW adalah
masa transisi dari bahan bakar HSD ke bahan bakar batu bara.
2.4.3
Sistem Sirkulasi Air
dan Uap
Air dipompakan ke dalam boiler
dengan menggunakan pompa air pengisi (Boiler Feed Pump/BFP), melalui
katup pengatur. Sebelum masuk ke dalam boiler drum air dipanaskan
terlebih dahulu di low pressure heater juga dipanasi di high pressure
heater dengan menggunakaan uap ekstrasi dari turbin dan kemudian dipanaskan
di economizer dengan menggunakan panas sisa pembakaran pada boiler,
sehingga temperatur air mendekati titik didihnya.
Gambar 2.6 Siklus air dan uap
(Sumber : PT. PLN (Persero)
Dari ecomonizer air disalurkan
ke boiler drum. Dari boiler drum bersirkulasi melalui down
comer berupa pipa berukuran besar yang menghubungkan bagian bawah boiler
drum dengan lower header. Dari lower header air akan masuk ke
tube wall(riser) berupa didnding segi empat (berupa pipa-pipa) yang
mengitari ruang bakar. Panas yang dihasilkan dri proses pembakaran di dalam
ruang bakar sebagian diberikan pada air yang berada dalam tube wall
sehingga air berubah menjadi uap basah. Uap hasil penguapan dari tube wall
terkumpul dalam boiler drum. Uap akan mengalir ke dalam puncak boiler
drum melewati steam separator (pemisah uap) dan screen dryer
(pengering uap), lalu keluar dari drum dalam keadaan kering menuju superheater
yang terdiri dari low temperatue superheater dan high temperature superheater
yang berfungsi sebagai pemanasan lanjut.uap panas dari superheater
disalurkan melelui desuperheater yang bertujuan untuk mengatur
temperatur uap menuju turbin.butir-butir air yang terpisah dari uap boiler
drum akan jatuh bersirkulasi kembali bersama air masuk.
Sebagian uap bekas dari turbin
ditampung di condensor. Pada condensor tejadi pengembunan dengan
bantuan air pendingin dari cooling tower. Air hasil pengembunan akan
ditampung pada hot well. Air tersebut akan dipompakan menuju low
pressure heater (LPH) dengan bantuan condensate pump. Air dari LPH
akan disalurkan pada deaerator dan terjadi pula pemanasan di dalam deaerator
dengan menggunakan uap ekstrasi dari turbin, dimana pada deaerator
tersebut air condensate bercampur dengan langsung dengan uap pemanasan
dari turbin. Fungsi dari deaerator ini adalah untuk mengurangi kandungan
gas dalam air pengisi (water condensate). Air dari deaerator tersebut
ditampung pada feed water tank dan dipompakan dengan menggunakan boiler
feed pump menuju high pressure heater.
2.4.4
Sistem Udara dan Gas
Buang
- Sistem Udara
Proses pembakaran pada furnace udara diambil
dari luar dengan menggunakan force draft fan yang merupakan kipas udara
yang menghisap uadar luar dengan menghembuskan ke ruang bakar melalui tubular
air heater.
Pada tubular air heater udara
dipanaskan sehingga temperatur udara pembakaran + 300oC guna
menghasilkan pembakaran yang lebih sempurna. Sebagian daari udara panas setelah
melalui tubular air heater, dihisap dan dinaikkan tekanannya oleh primary
air fan sebagi udara primer. udara ini digunakan untuk mengeringkan batu
bara di dalam coal mill serta menghembuskan sebuk batu bara ke dalam
ruang bakar melalui coal burner.
- Sistem Gas Buang
Percampuran udara dan bahan bakar
bereaksi dalam proses pembakaran yang menghasilkan panas dan gas buang, abu (bottom
ash) dan debu (fly ash). Gas buang ini mengalir dari ruang bakaar di
dalaam saluran gas buang (flue gas duct) menuju cerobong (stack).
Panas dari gas buang ini sebelum menuju cerobong dimanfaatkan untuk memanaskan superheater
dan economizer dan kemudian gas buang dialirkan ke tubular air
heater dan dimanfaatkan untuk memanaskan udara. Dari tubular air heater gas
buang tersebut masuk ke electrostatic precipitator. Pada electrostatic
precipator ini terjadi penangkapan debu-debu yang keluar bersama gas buang.
Debu-debu yang menempel pada electrostatic
precipitator ditampung di dalam ash hooper yang kemudian di tampung
pada ash silo untuk dibuang ke tampat pembuangan. Sedangkan gas bersih
keluar dari electrostatic precipitator dibuang ke cerobong melalui induce
draft fan (IDF) yang merupakan kipas hisap yang menghisap gas buang dari
dalam ruang bakar dan melalui cerobong.
BAB III
SISTEM EKSITASI GENERATOR
3.1. Pengertian
Generator
Generator
listrik adalah
sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik,
biasanya dengan menggunakan induksi
elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Generator
arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator
sinkron. Dikatakan generator sinkron
karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet
pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan
kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar
pada stator. Kumparan medan generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan
kumparan jangkarnya terletak pada stator.
Konstruksi generator arus bolak-balik ini
terdiri dari dua bagian utama, yaitu : stator, yakni bagian diam yang
mengeluarkan tegangan bolak- balik dan rotor, yakni bagian bergerak yang
menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator.
Kumparan medan adalah kumparan yang diberi
supply arus DC sehingga membangkitkan medan magnit. Medan magnit itu
menimbulkan flux magnit, sedangkan
kumparan yang lain membangkitkan gaya gerak listrik. Generator kutub dalam
ialah apabila kumparan medan terletak pada rotor dan kumparan jangkar terletak
pada statornya. Generator kutub luar ialah apabila kumparan medan terletak pada statornya dan kumparan jangkar terletak pada rotornya atau kumparan jangkar
berputar.
Pada
generator AC sinkron, stator ditempatkan pada rumah (kerangka) yang diberikan
isolasi. Stator terbuat dari laminasi inti-besi yang diberikan slot sebagai
tempat untuk kumparan. Tujuan menggunakan laminasi inti-besi adalah untuk
mengurangi rugi-rugi arus eddy (eddy
current).
Ada
dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutub-sepatu
(salient) dan silinder.
Ø
Rotor tipe kutub-sepatu
Generator kecepatan rendah yang
digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub medan
yang menonjol atau kutub medan
sepatu seperti rotor yang ditunjukkan dalam gambar
Gambar.3.1. Rotor
kutub sepatu untuk generator sinkron
Gambar.3.2. Konstruksi Rotor Kutub Sepatu
Ø Rotor tipe silinder
Generator kecepatan tinggi atau
tipe turbo mempunyai rotor silinder seperti yang ditunjukkan dalam gambar
dirancang untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin
kecepatan tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan
pada kecepatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder
digerakkan oleh turbin uap atau gas. Pada rotor kutub sepatu, fluks
terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub.
Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk
mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan
kutub internal (internal pole generator),
suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk
menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Ombilin menggunakan rotor tipe
silinder.
Gambar.3.3. Rotor
tipe silinder untuk generator sinkron 3000 rpm
Gambar.3.4.
Konstruksi dalam Rotor Silinder
3.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan
hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet
yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak
listrik, dimana rotor berlaku sebagai kumparan medan (yang menghasilkan medan
magnet) dan akan menginduksi stator sebagai kumparan jangkar yang akan
menghasilkan energi listrik. Pada belitan rotor diberi arus eksitasi DC yang
akan menciptakan medan magnet. Rotor ini
dikopel dengan turbin putar dan ikut berputar sehingga akan menghasilkan medan
magnet putar. Medan magnet putar ini akan memotong kumparan jangkar yang berada
di stator. Oleh karena adanya perubahan fluks magnetik pada tiap waktunya maka
pada kumparan jangkar akan mengalir gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh
rotor.
Besarnya GGL yang dibangkitkan adalah :
E = C . n . Ø
Dimana : E = Gaya gerak induksi (Volt)
C = konstanta
N = kecepatan putaran generator
Ø = fluksi
Jika terdapat N lilitan, maka persamaan dapat
ditulis :
- N
N =
Banyaknya belitan kumparan
Ø =
Banyaknya garis gaya magnet (fluks)
dt = Perubahan kecepatan perpotongan fluks dalam
detik
ƒ =
frekwuensi
Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang
melebihi dari kapasitasnya, maka dapat mengakibatkan generator tersebut tidak
bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik
atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan
generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang
telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari
menggabungkan 2 generator atau lebih
dalam suatu jaringan listrik adalah salah satu generator tiba-tiba mengalami
gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada
generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.
Terhubungnya suatu generator dengan generator lainnya
dalam suatu jaringan interkoneksi yang
disebut kerja paralel harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Ø Nilai efektif arus bolak-balik dari
tegangan harus sama.
Ø Tegangan Generator yang diparalelkan
mempunyai bentuk gelombang yang sama.
Ø Frekuensi kedua generator atau frekuensi
generator dengan jala-jala harus sama.
Ø Urutan fasa dari kedua generator harus
sama.
Tabel.3.5. Data spesifikasi
Generator PLTU Ombilin
Merk
|
GEC ALSTHOM
|
Type
|
T 240 – 370 Y Three Phases
|
Series Number
|
413888
|
Year Of Manufacture
|
1994
|
Cooling by
|
AIR
|
Rated Output
|
137.5
MVA
|
Rated
Voltage
|
11500 V~
|
Rated
Current
|
6903 A~
|
Power
Factor
|
0.8
|
Ambient
Temperature
|
/ °C
|
Water
Temperature
|
33 °C
|
Speed
|
3000 rpm
|
Frequency
|
50 Hz
|
Class of
Insulation
|
B
|
Duty
|
Continuous
|
Excitation
|
172
V 1959 A
|
Standard
|
I.E.C 34
|
Protection
|
IP 55
|
Altitude
|
<
1000 M
|
3.3 Pengertian Sistem Eksitasi
Sistem eksitasi adalah sistem
mengalirnya pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik,
sehingga menghasilkan tenaga listrik dan besar tegangan output bergantung pada
besarnya arus eksitasi.
Perkembangan
sistem eksitasi generator cenderung ke sistem eksitasi tanpa sikat, karena
adanya sikat menimbulkan kesulitan, misalnya timbul loncatan api pada putaran
tinggi dan daya tinggi pada generator arus searah yang menghasilkan arus
penguat. Untuk menghilangkan sikat digunakan rotating dioda.
Macam-macam sistem eksitasi :
a. Sistem eksitasi dengan sikat (brush
excitation)
Sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listrik berasal dari
sumber listrik yang berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus
bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier.
Dalam lemari penyearah,
tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus
searah untuk mengontrol kumparan medan exciter utama (main exciter). Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main eksiter ke
rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran
arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.
b.
Sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation)
Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus
eksitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu
dialirkan pada sikat arang relative kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat
arang, pada generator pembangkit menggunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan
sikat (brushless excitation).
Keuntungan
sistem excitation tanpa menggunakan sikat (brushless
excitation), antara lain adalah:
- Energi yang diperlukan untuk excitacy
diperoleh dari poros utama (main
shaft), sehingga keandalannya tinggi.
- Biaya perawatan berkurang karena pada
system excitacy tanpa sikat (brushless
excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring.
- Pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi
kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat
arang.
- Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua
peralatan ditempatkan pada ruang tertutup Selama operasi tidak diperlukan
pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat
berlangsung kontinyu pada waktu yang lama.
- Pemutus medan generator (Generator
field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak
diperlukan
lagi.
- Biaya
pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak
memerlukan pondasi.
Pada
sistem eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul apabila terjadi gangguan
hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor, serta apabila ada beberapa
dioda yang mengalami kerusakan, maka solusinya adalah melakukan penggantian
dimana Unit harus dimatikan terlebih dahulu, kejadian ini dapat menimbulkan
distorsi medan magnet pada generator yang selanjutnya menimbulkan vibrasi
(getaran) berlebihan pada unit pembangkit. Sebagai contoh yang mengunakan
Brushless untuk sistem eksitasi adalah generator PLTU Ombilin 2 x 100 MW.
Merk
|
GEC ALSTHOM
|
Type
|
TKJ 85 – 15 Δ 9 Phases
|
Serial Number
|
413821
|
Year Of Manufacture
|
1994
|
Coolant
|
AIR
|
Absolute Pressure
|
1 BAR
|
Rated
Output
|
337 KW
|
Rated
Voltage
|
172 V
|
Rated
Current
|
1994 A
Dc
|
Ambient
Temperature
|
/ °C
|
Water
|
/ °C
|
Speed
|
3000 rpm
|
Class of
Insulation
|
F
|
Duty
|
Continuous
|
Excitation
|
49
V 97 A
|
Standard
|
I.E.C
34ˉ1
|
Protection
|
IP 55
|
Altitude
|
<
1000 M
|
Tabel.3.6. Data Exciter PLTU Ombilin
3.4 Bagian-Bagian Sistem Eksitasi Pada Generator Unit 1 PLTU Ombilin
Pada gambar single line diagram excitation Ombilin dibawah ini terdapat
beberapa bagian-bagian yang mendukung proses terjadinya eksitasi, yaitu:
Gambar.3.7. Single Line Diagram Excitation
Ombilin
a.
Rotating
Dioda
b.
Trafo
Eksitasi
c.
AVR
d.
Battery
3.4.1.
Rotating Dioda
Rotating rectifier merupakan
rangkaian penyearah gelombang penuh tiga fasa dua arah, lalu dikirim kembali.
Setiap phasa mempunyai dua pasang rectifier sebagai jalan keluar masuknya arus.
Jadi total semua rectifier untuk 3 phasa yang dipergunakan adalah 18 buah
karena pada tiap-tiap phasa memiliki 9 buah kirim dan masuk Tegangan dari
generator AC yang berfungsi sebagai Exciter
disearahkan sebagai sumber Excitacy
generator utama. Rotating
rectifier terletak pada poros utama.
Pada
penyusunan rotating dioda tedapat dua tipe dioda yang digunakan, yaitu :
Ø Tipe S 1104/SVD/29 ( dioda
forward ) mengalir arus (+)
Ø Tipe S 1104/SVU/29 ( dioda reverse ) mengalir arus (-)
Dimana sisi negatif dioda harus dihubungkan sesuai dengan sisi negatif
pada cincin rotor.Pada cincin rotor terdapat beberapa titik, dimana 9 titik
dihubungkan pada 9 dioda pada sisi negatif cincin dan 9 titik dihubungkan pada
9 dioda pada sisi positif cincin. Pada gambar dibawah ini menunjukan susunan rangkaian dioda pada rotating
dioda Ombilin.
Gambar.3.8. Rangkaian dioda pada Rotating Dioda
Exciter Ombilin
Gambar.3.9 Rangkaian Rotating
Dioda Exciter PLTU Ombilin
3.4.2
Trafo Eksitasi
Transformator
(trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan
bolak-balik (AC). Pada PLTU Ombilin sistem trafo
yang digunakan dalam eksitasi, yaitu:
Kode : GEV 104/ 204/ 304 TU
Tegangan : /
Daya :
10kVA
3.4.2.
Unit AVR
(Automatic Voltage Regulator)
Unit AVR (Automatic Voltage
Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan
kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak
terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban
sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah
mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter.Apabila tegangan output
generator di bawah tegangan nominal tegangan generator maka AVR akan
memperbesar arus penguatan (excitacy)
pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi
tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan
tegangan output Generator akan dapat distabilkan. AVR secara otomatis
dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk
pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Maksud
penggunaan AVR pada generator serempak yang tersambung pada sistem tenaga
adalah :
3.5.
Mengatur
agar tegangan pada keadaan kerja normal konstan
3.6.
Mengatur
besarnya daya reaktif
3.7.
Mempertinggi
kapasitas pemuat (charging capasity)
saluran transmisi tanpa beban dengan mengontrol eksitasi sendiri
3.8.
Menekan
kenaikan tegangan pada pembuangan beban (load ejection)
3.9.
Menaikkan
batas daya stabilitas peralihan
3.4.3. Battery
Battery merupakan suatu proses pengubahan
energi kimia menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Battery yang
digunakan pada sistem start up eksitasi generator Ombilin adalah battery basah
dengan tegangan 220 VDC.
Gambar 4.0 Ruangan batray
PLTU ombilin
3.5 Prinsip Kerja Sistem
Eksitasi Generator Unit 1 Pada PLTU Ombilin
Prinsip kerja sistem eksitasi generator
Ombilin dapat dilihat pada gambar single line diagram excitation dibawah ini:
1.
Pada
saat kondisi start up, dimana tegangan output generator belum ada Sumber
eksitasi berasal dari battery 220VDC.
2.
Saat
kecepatan generator telah mencapai 3000 rpm dan eksitasi dari battery masuk,
maka K01 dan K02 akan close.
3.
Selanjutnya
generator akan terjadi pengasutan. Apabila tegangan output generator mencapai
50% dari tegangan nominal, sumber arus eksitasi dari battery diambil alih oleh
trafo eksitasi ( T101, T102, T103). Sehingga K02 akan open.
4.
Agar
tegangan output generator tetap stabil 11,5 kV. AVR akan mengatur penyalaan
thyristor sesuai dengan kebutuhan eksitasi generator.
5.
Output
dari trafo eksitasi yang berupa tegangan AC disearahkan oleh thyristor menjadi
tegangan DC.
Pada
main exciter, karena dicatu arus medan, maka kumparan medannya akan
menghasilkan fluks. Sesuai dengan prinsip generator kembali, maka pada main
exciter akan dibangkitkan kembali tegangan AC tiga fhasa yang mempunyai
frekuensi 50 HZ.
Tagangan
AC yang dihasilkan kemudian di searahkan dengan mengunakan penyearah yang berputar
(rotary rectifier), mengikuti putaran rotor generator utama. Rotary rectifier
ini terdiri dari 18 dioda silikon. Dari proses penyearah inilah akan dihasilkan
arus searah sebagai arus medan bagi generator pembangkit.
Arus
medan akan dicatukan ke kumparan medan yang terdapat pada rotor generator
pembangkit sehingga pada generator akan dibangkitkan tegangan AC 11,5 KV, 50
HZ.
Medan
main exciter yang diam atau sebagai stator mandapat arus penguatan pertama dari
batrai, yang kemudian diambil dari trafo.
Cara pengaturan dapat dilakukan dengan 3 cara :
1.
Pengaturan sendiri,
artinya AVR mendapat perintah dari tegangan dan arus generator utama melalui
trafo tegangan dan trafo arus, kemudian AVR menaikan dan menurunkan arus
penguat, sesuai dengan perintah yang diterima oleh trafo tegangan dan trafo
arus.
2.
Pengaturan kombinasi
dimana selain pengaturan sendiri maka dapat dibantu oleh operator tampa melapas
hubungan diatas.
3.
Pengaturan manual, artinya
arus penguat hanya diatur oleh operator. Dimana rangkain (1) dilepas atau
dipindah keposisi manual.
3.6 Keuntungan dan Kerugian Brushless
Excitation Syistem.
3.6.1 Keuntungan
Penggunaan Brushless Excitation Syistem mempunyai
beberapa keuntungan :
Ø Keandalan tinggi dan kontinuitas operasinya terjamin
karena mengunakan penyearah silikon yang keandalannya cukup tinggi.
Ø Dalam pengoperasian nya tidak menghasilkan bunga api.
Ø Dapat digunakan pada generator yang terletak pada daerah
berbahaya, seperti daerah yang mengandung bahan bahan kimia pemicu terjadinya
kebakaran seperti pengilangan minyak.
Ø Pemeliharaan dan pemeriksaan lebih mudah. Sistem ini
mengunakan komponen yang tidak begitu penting untuk diperiksa tiap hari, cukup
secara periodik.
3.6.2 Kerugian
Kerugian
pemakain sistem ini adalah :
Ø Diperlukan biaya investasi awal yang besar karena
peralatannya banyak.
Ø Karena banyaknya peralatan, maka akan memperluas beban
pemaliaharaan dan pemeriksaan.
BAB III
SISTEM EKSITASI GENERATOR
3.1. Pengertian
Generator
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan
menggunakan induksi
elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Generator arus bolak-balik
sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator
sinkron karena jumlah putaran rotornya
sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini
dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar
dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Kumparan medan
generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan kumparan jangkarnya terletak
pada stator.
Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari
dua bagian utama, yaitu : stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan
bolak- balik dan rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang
menginduksikan ke stator.
Kumparan medan adalah kumparan yang diberi supply arus DC
sehingga membangkitkan medan magnit. Medan magnit itu menimbulkan flux magnit, sedangkan kumparan yang
lain membangkitkan gaya gerak listrik. Generator kutub dalam ialah apabila
kumparan medan terletak pada rotor dan kumparan jangkar terletak pada
statornya. Generator kutub luar ialah apabila kumparan medan terletak pada statornya dan
kumparan jangkar terletak pada rotornya atau kumparan jangkar berputar.
Pada
generator AC sinkron, stator ditempatkan pada rumah (kerangka) yang diberikan
isolasi. Stator terbuat dari laminasi inti-besi yang diberikan slot sebagai
tempat untuk kumparan. Tujuan menggunakan laminasi inti-besi adalah untuk
mengurangi rugi-rugi arus eddy (eddy
current).
Ada dua
jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutub-sepatu
(salient) dan silinder.
Ø Rotor
tipe kutub-sepatu
Generator kecepatan rendah yang
digerakkan oleh mesin diesel atau turbin air mempunyai rotor dengan kutub medan
yang menonjol atau kutub medan sepatu seperti rotor yang ditunjukkan dalam
gambar
Gambar.3.1. Rotor
kutub sepatu untuk generator sinkron
Gambar.3.2. Konstruksi Rotor Kutub
Sepatu
Ø Rotor
tipe silinder
Generator kecepatan tinggi atau tipe
turbo mempunyai rotor silinder seperti yang ditunjukkan dalam gambar dirancang
untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin kecepatan
tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan pada
kecepatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder digerakkan
oleh turbin uap atau gas. Pada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi
sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada
rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks
terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang
dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan
medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Dalam hal ini PLTU Ombilin menggunakan rotor tipe
silinder.
Gambar.3.3.
Rotor tipe silinder untuk generator sinkron 3000 rpm
Gambar.3.4.
Konstruksi dalam Rotor Silinder
3.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Prinsip
dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika
sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada
penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik, dimana rotor berlaku
sebagai kumparan medan (yang menghasilkan medan magnet) dan akan menginduksi
stator sebagai kumparan jangkar yang akan menghasilkan energi listrik. Pada
belitan rotor diberi arus eksitasi DC yang akan menciptakan medan magnet. Rotor ini dikopel dengan turbin putar dan
ikut berputar sehingga akan menghasilkan medan magnet putar. Medan magnet putar
ini akan memotong kumparan jangkar yang berada di stator. Oleh karena adanya
perubahan fluks magnetik pada tiap waktunya maka pada kumparan jangkar akan
mengalir gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh rotor.
Besarnya GGL yang dibangkitkan adalah :
E = C . n . Ø
Dimana : E = Gaya gerak induksi (Volt)
C = konstanta
N = kecepatan putaran generator
Ø = fluksi
Jika terdapat N lilitan, maka persamaan dapat ditulis :
- N
N = Banyaknya
belitan kumparan
Ø = Banyaknya
garis gaya magnet (fluks)
dt = Perubahan
kecepatan perpotongan fluks dalam detik
ƒ = frekwuensi
Bila
suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka
dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami
kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat
tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan generator lain yang kemudian
dioperasikan secara paralel dengan generator yang telah bekerja sebelumnya,
pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan
listrik adalah salah satu generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka
generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada generator lain,
sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.
Terhubungnya
suatu generator dengan generator lainnya dalam suatu jaringan interkoneksi yang disebut kerja paralel harus memenuhi
persyaratan sebagai berikut:
Ø
Nilai
efektif arus bolak-balik dari tegangan harus sama.
Ø
Tegangan
Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama.
Ø
Frekuensi
kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama.
Ø
Urutan
fasa dari kedua generator harus sama.
Tabel.3.5. Data spesifikasi
Generator PLTU Ombilin
Merk
|
GEC ALSTHOM
|
Type
|
T 240 – 370 Y Three
Phases
|
Series Number
|
413888
|
Year Of Manufacture
|
1994
|
Cooling by
|
AIR
|
Rated Output
|
137.5 MVA
|
Rated
Voltage
|
11500 V~
|
Rated
Current
|
6903 A~
|
Power Factor
|
0.8
|
Ambient
Temperature
|
/ °C
|
Water
Temperature
|
33 °C
|
Speed
|
3000 rpm
|
Frequency
|
50 Hz
|
Class of
Insulation
|
B
|
Duty
|
Continuous
|
Excitation
|
172 V 1959 A
|
Standard
|
I.E.C 34
|
Protection
|
IP 55
|
Altitude
|
< 1000 M
|
3.3 Pengertian
Sistem Eksitasi
Sistem eksitasi adalah sistem
mengalirnya pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik,
sehingga menghasilkan tenaga listrik dan besar tegangan output bergantung pada
besarnya arus eksitasi.
Perkembangan
sistem eksitasi generator cenderung ke sistem eksitasi tanpa sikat, karena
adanya sikat menimbulkan kesulitan, misalnya timbul loncatan api pada putaran
tinggi dan daya tinggi pada generator arus searah yang menghasilkan arus
penguat. Untuk menghilangkan sikat digunakan rotating dioda.
Macam-macam sistem eksitasi :
c.
Sistem eksitasi dengan sikat (brush excitation)
Sistem
eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listrik berasal dari sumber listrik
yang berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik
(AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik
diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan
medan exciter utama (main exciter).
Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main eksiter ke rotor generator
menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang
berasal dari pilot exciter ke main exciter.
d. Sistem
eksitasi tanpa sikat (brushless
excitation)
Penggunaan
sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator
mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang
relative kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, pada generator
pembangkit menggunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation).
Keuntungan
sistem excitation tanpa menggunakan sikat (brushless
excitation), antara lain adalah:
- Energi yang diperlukan untuk excitacy diperoleh dari
poros utama (main shaft),
sehingga keandalannya tinggi.
- Biaya perawatan berkurang karena pada system
excitacy tanpa sikat (brushless
excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring.
- Pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi
kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat
arang.
- Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang
tertutup Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung kontinyu pada waktu yang
lama.
- Pemutus
medan generator (Generator field
breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi.
- Biaya
pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak
memerlukan pondasi.
Pada
sistem eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul apabila terjadi gangguan
hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor, serta apabila ada beberapa
dioda yang mengalami kerusakan, maka solusinya adalah melakukan penggantian
dimana Unit harus dimatikan terlebih dahulu, kejadian ini dapat menimbulkan
distorsi medan magnet pada generator yang selanjutnya menimbulkan vibrasi
(getaran) berlebihan pada unit pembangkit. Sebagai contoh yang mengunakan
Brushless untuk sistem eksitasi adalah generator PLTU Ombilin 2 x 100 MW.
Merk
|
GEC ALSTHOM
|
Type
|
TKJ 85 – 15 Δ 9 Phases
|
Serial Number
|
413821
|
Year Of Manufacture
|
1994
|
Coolant
|
AIR
|
Absolute Pressure
|
1 BAR
|
Rated Output
|
337 KW
|
Rated
Voltage
|
172 V
|
Rated
Current
|
1994 A Dc
|
Ambient
Temperature
|
/ °C
|
Water
|
/ °C
|
Speed
|
3000 rpm
|
Class of
Insulation
|
F
|
Duty
|
Continuous
|
Excitation
|
49 V 97 A
|
Standard
|
I.E.C 34ˉ1
|
Protection
|
IP 55
|
Altitude
|
< 1000 M
|
Tabel.3.6.
Data Exciter PLTU Ombilin
3.4 Bagian-Bagian Sistem Eksitasi
Pada Generator Unit 1 PLTU Ombilin
Pada gambar single line diagram excitation Ombilin dibawah ini terdapat
beberapa bagian-bagian yang mendukung proses terjadinya eksitasi, yaitu:
Gambar.3.7. Single Line Diagram Excitation Ombilin
e.
Rotating
Dioda
f.
Trafo
Eksitasi
g.
AVR
h.
Battery
3.9.1.
Rotating Dioda
Rotating rectifier merupakan rangkaian penyearah
gelombang penuh tiga fasa dua arah, lalu dikirim kembali. Setiap phasa
mempunyai dua pasang rectifier sebagai jalan keluar masuknya arus. Jadi total
semua rectifier untuk 3 phasa yang dipergunakan adalah 18 buah karena pada
tiap-tiap phasa memiliki 9 buah kirim dan masuk Tegangan dari generator AC yang
berfungsi sebagai Exciter disearahkan
sebagai sumber Excitacy generator
utama. Rotating rectifier
terletak pada poros utama.
Pada
penyusunan rotating dioda tedapat dua tipe dioda yang digunakan, yaitu :
Ø Tipe
S 1104/SVD/29 ( dioda forward )
mengalir arus (+)
Ø
Tipe
S 1104/SVU/29 ( dioda reverse )
mengalir arus (-)
Dimana sisi negatif dioda harus dihubungkan sesuai dengan sisi negatif
pada cincin rotor.Pada cincin rotor terdapat beberapa titik, dimana 9 titik
dihubungkan pada 9 dioda pada sisi negatif cincin dan 9 titik dihubungkan pada
9 dioda pada sisi positif cincin. Pada
gambar dibawah ini menunjukan susunan rangkaian dioda pada rotating dioda
Ombilin.
Gambar.3.8. Rangkaian dioda pada Rotating Dioda Exciter
Ombilin
Gambar.3.9 Rangkaian Rotating Dioda Exciter PLTU Ombilin
3.4.3
Trafo Eksitasi
Transformator
(trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan
bolak-balik (AC). Pada PLTU Ombilin sistem trafo
yang digunakan dalam eksitasi, yaitu:
Kode :
GEV 104/ 204/ 304 TU
Tegangan : /
Daya :
10kVA
3.9.2.
Unit
AVR (Automatic Voltage Regulator)
Unit AVR (Automatic Voltage
Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan
kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak
terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban
sangat mempengaruhi tegangan output generator.
Prinsip kerja dari AVR adalah
mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter.Apabila tegangan output
generator di bawah tegangan nominal tegangan generator maka AVR akan
memperbesar arus penguatan (excitacy)
pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi
tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output
Generator akan dapat distabilkan. AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi
dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum
ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.
Maksud
penggunaan AVR pada generator serempak yang tersambung pada sistem tenaga
adalah :
3.10. Mengatur agar tegangan pada keadaan kerja normal konstan
3.11. Mengatur besarnya daya reaktif
3.12. Mempertinggi kapasitas pemuat (charging capasity) saluran transmisi tanpa beban dengan mengontrol
eksitasi sendiri
3.13. Menekan kenaikan tegangan pada pembuangan beban (load
ejection)
3.14. Menaikkan batas daya stabilitas peralihan
3.4.4. Battery
Battery merupakan suatu proses pengubahan energi kimia
menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Battery yang digunakan pada
sistem start up eksitasi generator Ombilin adalah battery basah dengan tegangan
220 VDC.
Gambar 4.0 Ruangan batray PLTU
ombilin
3.5 Prinsip Kerja Sistem Eksitasi
Generator Unit 1 Pada PLTU Ombilin
Prinsip kerja sistem eksitasi generator
Ombilin dapat dilihat pada gambar single line diagram excitation dibawah ini:
6.
Pada
saat kondisi start up, dimana tegangan output generator belum ada Sumber
eksitasi berasal dari battery 220VDC.
7.
Saat
kecepatan generator telah mencapai 3000 rpm dan eksitasi dari battery masuk,
maka K01 dan K02 akan close.
8.
Selanjutnya
generator akan terjadi pengasutan. Apabila tegangan output generator mencapai
50% dari tegangan nominal, sumber arus eksitasi dari battery diambil alih oleh
trafo eksitasi ( T101, T102, T103). Sehingga K02 akan open.
9.
Agar
tegangan output generator tetap stabil 11,5 kV. AVR akan mengatur penyalaan
thyristor sesuai dengan kebutuhan eksitasi generator.
10. Output dari trafo eksitasi yang berupa tegangan AC
disearahkan oleh thyristor menjadi tegangan DC.
Pada
main exciter, karena dicatu arus medan, maka kumparan medannya akan
menghasilkan fluks. Sesuai dengan prinsip generator kembali, maka pada main
exciter akan dibangkitkan kembali tegangan AC tiga fhasa yang mempunyai
frekuensi 50 HZ.
Tagangan
AC yang dihasilkan kemudian di searahkan dengan mengunakan penyearah yang berputar
(rotary rectifier), mengikuti putaran rotor generator utama. Rotary rectifier
ini terdiri dari 18 dioda silikon. Dari proses penyearah inilah akan dihasilkan
arus searah sebagai arus medan bagi generator pembangkit.
Arus
medan akan dicatukan ke kumparan medan yang terdapat pada rotor generator
pembangkit sehingga pada generator akan dibangkitkan tegangan AC 11,5 KV, 50
HZ.
Medan
main exciter yang diam atau sebagai stator mandapat arus penguatan pertama dari
batrai, yang kemudian diambil dari trafo.
Cara pengaturan dapat dilakukan dengan 3 cara :
4.
Pengaturan sendiri,
artinya AVR mendapat perintah dari tegangan dan arus generator utama melalui
trafo tegangan dan trafo arus, kemudian AVR menaikan dan menurunkan arus
penguat, sesuai dengan perintah yang diterima oleh trafo tegangan dan trafo
arus.
5.
Pengaturan
kombinasi dimana selain pengaturan sendiri maka dapat dibantu oleh operator
tampa melapas hubungan diatas.
6.
Pengaturan manual,
artinya arus penguat hanya diatur oleh operator. Dimana rangkain (1) dilepas
atau dipindah keposisi manual.
3.6 Keuntungan dan Kerugian Brushless
Excitation Syistem.
3.6.1 Keuntungan
Penggunaan Brushless Excitation Syistem mempunyai beberapa keuntungan :
Ø Keandalan tinggi dan kontinuitas operasinya terjamin
karena mengunakan penyearah silikon yang keandalannya cukup tinggi.
Ø Dalam pengoperasian nya tidak menghasilkan bunga api.
Ø Dapat digunakan pada generator yang terletak pada daerah
berbahaya, seperti daerah yang mengandung bahan bahan kimia pemicu terjadinya
kebakaran seperti pengilangan minyak.
Ø Pemeliharaan dan pemeriksaan lebih mudah. Sistem ini
mengunakan komponen yang tidak begitu penting untuk diperiksa tiap hari, cukup
secara periodik.
3.6.2 Kerugian
Kerugian
pemakain sistem ini adalah :
Ø Diperlukan biaya investasi awal yang besar karena
peralatannya banyak.
Ø Karena banyaknya peralatan, maka akan memperluas beban
pemaliaharaan dan pemeriksaan.
BAB IV
PENUTUP
4.1. Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat diambil dalam
pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PLTU Ombilin, yaitu:
1.
Generator
merupakan komponen utama dalam suatu pembangkit tenaga listrik yang dapat
mengkonversikan energi mekanik berupa putaran yang dihasilkan oleh turbin
menjadi energi listrik.
2.
Sistem
eksitasi pada generator untuk membangkitkan tegangan pada stator generator
dengan mensuplai arus DC pada rotor generator.
3.
Sistem
eksitasi pada generator PLTU Ombilin adalah sistem eksitasi tanpa sikat
(brushless excitation).
4.
Bagian-bagian
sistem eksitasi generator pada PLTU Ombilin, yaitu:
Ø Rotating Dioda
Ø
Trafo
Eksitasi
Ø Unit
AVR (Automatic Voltage Regulator)
Ø
Battery
5.
Pada
proses eksitasi terdapat dua tipe dioda yang digunakan pada rotating dioda,
yaitu :
Ø Type
S 1104/SVD/29
Ø Type
S 1104/SVU/29
6.
AVR (Automatic Voltage
Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan
kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak
terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah dikarenakan beban
sangat mempengaruhi tegangan output generator.
4.2. Saran
Adapun saran- saran yang dapat
Penulis berikan adalah sebagai berikut :
1.
Agar pegawai lebih
meningkatkan kedisiplinan, baik disiplin dalam bekerja maupun disiplin waktu.
2.
Agar
meningkatkan sistem kerja yang baik agar menghasilkan kerja yang bernilai guna.
3.
Agar
dapat menjalani kerja sama yang baik antara sesama pegawai, karena kekompakan
akan menghasilkan suatu team yang kokoh dan menjadikan suatu pekerjaan yang
sulit menjadi mudah untuk diselesaikan secara bersama - sama.
4.
Semoga
PT. PLN (Persero) Sektor Pembangkitan Ombilin terus dapat meningkatkan kemajuan
dan dapat memperbaiki serta lebih mengoreksi segala kelemahan atau kekurangan yang masih ada dalam sistem
kerja.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dan mendukung sehingga penulis mendapatkan pengalaman kerja walaupun
dalam waktu yang relatif singkat.
DAFTAR PUSTAKA
Alsthom, Gec. 1995. ”Excitation Regulation Cubicle”. PT. PLN (PERSERO) Pembangkitan Ombilin.
Alsthom, Gec.
1995. ”Generator”. PT. PLN (PERSERO)
Pembangkitan Ombilin.
Arismunandar, A dan Kuwahara. 1991. Buku Pegangan Teknik Tenaga Listrik. Jakarta : Pradnya Paramita.
Marsudi, Djiteng. 2005. Pembangkitan
Energi Listrik. Jakarta :
Erlangga
Kadir, Abdul. 1999. Mesin Sinkron.
Jakarta: Djambatan.
Rijono, Yon. 1997. Dasar Teknik Tenaga Listrik. Yogyakarta: Andi Offset.
Sumanto. 1992. Mesin-Mesin Sinkron. Yogyakarta: Andi Offset.