alat pembagi tegangan generator

ALAT PEMBAGI TEGANGAN GENERATOR
1. Pendahuluan
Listrik seperti kita ketahui adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis
penggunaannya oleh manusia, di mana listrik dihasilkan dari proses konversi
energi sumber energi primer seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi,
potensial air dan energi angin.
Sistem pembangkitan listrik yang sudah umum digunakan adalah mesin generator
tegangan AC, di mana penggerak utamanya bisa berjenis mesin turbin, mesin
diesel atau mesin baling-baling. Dalam pengoperasian pembangkit listrik dengan
generator, karena faktor keandalan dan fluktuasi jumlah beban, maka disediakan
dua atau lebih generator yang dioperasikan dengan tugas terus-menerus, cadangan
dan bergiliran untuk generator-generator tersebut.
Penyediaan generator tunggal untuk pengoperasian terus menerus adalah suatu hal
yang riskan, kecuali bila bergilir dengan sumber PLN atau peralatan UPS.
Untuk memenuhi peningkatan beban listrik maka generator-generator tersebut
dioperasikan secara paralel antar generator atau paralel generator dengan sumber
pasokan lain yang lebih besar misalnya dari PLN.
Sehingga diperlukan pula alat pembagi beban listrik untuk mencegah adanya
sumber tenaga listrik terutama generator yang bekerja paralel mengalami beban
lebih mendahului yang lainnya.
1 http://www.mercubuana.ac.id
2. Operasi Generator Secara Paralel
Pasokan listrik ke beban dimulai dengan menghidupkan satu generator, kemudian
secara sedikit demi sedikit beban dimasukkan sampai dengan kemampuan
generator tersebut, selanjutnya menghidupkan lagi generator berikutnya dan
memparalelkan dengan generator pertama untuk memikul beban yang lebih besar
lagi. Saat generator kedua diparalelkan dengan generator pertama yang sudah
memikul beban diharapkan terjadinya pembagian beban yang semula ditanggung
generator pertama, sehingga terjadi kerjasama yang meringankan sebelum bebanbeban selanjutnya dimasukkan.
Seberapa besar pembagian beban yang ditanggung oleh masing-masing generator
yang bekerja paralel akan tergantung jumlah masukan bahan bakar dan udara
untuk pembakaran mesin diesel, bila mesin penggerak utamanya diesel atau bila
mesin-mesin penggeraknya lain maka tergantung dari jumlah (debit) air ke turbin
air, jumlah (entalpi) uap/gas ke turbin uap/gas atau debit aliran udara ke mesin
baling-baling.
Jumlah masukan bahan bakar/ udara, uap air/ gas atau aliran udara ini diatur oleh
peralatan atau katup yang digerakkan governor yang menerima sinyal dari
perubahan
frekuensi
listrik
yang
stabil
pada
50Hz,
yang ekivalen dengan perubahan putaran (rpm) mesin penggerak utama generator
listrik.
Bila beban listrik naik maka frekuensi akan turun, sehingga governor harus
memperbesar masukan ( bahan bakar/udara, air, uap/gas atau aliran udara) ke
mesin penggerak utama untuk menaikkan frekuensinya sampai dengan frekuensi
listrik kembali ke normalnya. Sebaliknya bila beban turun, governor mesinmesin pembangkit harus mengurangi masukan bahan bakar/udara, air, uap air/gas
atau aliran udara ke mesin-mesin penggerak sehingga putarannya turun sampai
putaran normalnya atau frekuensinya kembali normal pada 50 Hz.
2 http://www.mercubuana.ac.id
Bila tidak ada governor maka mesin-mesin penggerak utama generator akan
mengalami overspeed bila beban turun mendadak atau akan mengalami overload
bila beban listrik naik.
3. Prinsip Alat Pembagi Beban Generator
Governor beroperasi pada mesin penggerak sehingga generator menghasilkan
keluaran arus yang dapat diatur dari 0 % sampai dengan 100% kemampuannya.
Jadi masukan ke mesin penggerak sebanding dengan keluaran arus generatornya
atau dengan kata lain pengaturan governor 0 % sampai dengan 100 % sebanding
dengan arus generator 0% sampai dengan 100 % pada tegangan dan frekuensi yang
konstan.
Governor bekerja secara hidrolik/mekanis, sedangkan sinyal masukan dari
keluaran arus generator berupa elektris, sehingga masukan ini perlu diubah ke
mekanis dengan menggunakan elektric actuator untuk menggerakkan motor
listrik yang menghasilkan gerakan mekanis yang diperlukan oleh governor.
Pada beberapa generator yang beroperasi paralel, setelah sebelumnya disamakan
tegangan, frekuensi, beda phasa dan urutan phasanya, perubahan beban listrik
tidak akan dirasakan oleh masing-masing generator pada besaran tegangan dan
frekuensinya selama beban masih dibawah kapasitas total paralelnya, sehingga
tegangan dan frekuensi ini tidak digunakan sebagai sumber sinyal bagi governor.
Untuk itu digunakan arus keluaran dari masing-masing generator sebagai sumber
sinyal
pembagian
beban
sistem
paralel
generator-generator
tersebut.
Saat diparalelkan pembagian beban generator belum seimbang/sebanding dengan
kemampuan masing-masing generator.
3 http://www.mercubuana.ac.id
Alat pembagi beban generator dipasangkan pada masing-masing rangkaian
keluaran generator, dan masing-masing alat pembagi beban tersebut dihubungkan
secara paralel satu dengan berikutnya dengan kabel untuk menjumlahkan sinyal
arus keluaran masing-masing generator dan menjumlahkan sinyal kemampuan
arus masing-masing generator.
Arus keluaran generator yang dideteksi oleh alat pembagi beban akan merupakan
petunjuk posisi governor berapa % , atau arus yang lewat berapa % dari
kemampuan generator. Hasil bagi dari penjumlahan arus yang dideteksi alat-alat
pembagi beban dengan jumlah arus kemampuan generator -generator yang
beroperasi paralel dikalikan 100 (%) merupakan nilai posisi governor yang harus
dicapai oleh setiap mesin penggerak utama sehingga menghasilkan keluaran arus
yang proprosional dan sesuai dengan kemampuan masing-masing generator.
Bila ukuran generator sama maka jumlah arus yang dideteksi oleh masing-masing
alat pembagi beban dibagi jumlah generator merupakan arus beban yang harus
dihasilkan oleh generator setelah governornya diubah oleh electric actuator yang
menerima sinyal dari alat pembagi beban sesaat setelah generator diparalelkan .
4 http://www.mercubuana.ac.id
4. Instalasi Teknis
Dalam prakteknya alat pembagi beban generator dipasang dengan bantuan
komponen-komponen seperti berikut : trafo arus, trafo tegangan (sebagai
pencatu daya), electric actuator, potensiometer pengatur kecepatan dan
saklar-saklar bantu. Lihat diagram pengkabelannya dalam Gambar 1.
Gambar 1 Connection diagram for load sharing and speed control pada
generator 393 KVA, 3ph, 380V,50Hz yang diparalelkan dengan panel
untuk 3 unit generator.
5 http://www.mercubuana.ac.id
Keterangan Gambar 1 :
a. Trafo arus berfungsi sebagai transducer arus keluaran generator sampai
dengan sebesar arus sinyal yang sesuai untuk alat pembagi beban generator
(biasanya maksimum 5 A atau = 100 % kemampuan maksimum generator)
b. Trafo tegangan berfungsi sebagai sumber daya bagi alat pembagi beban,
umumnya dengan tegangan 110 V AC, 50 Hz; dibantu adapter untuk
keperluan tegangan DC.
c. Electric actuator merupakan peralatan yang menerima sinyal dari alat
pembagi beban sehingga mampu menggerakkan motor DC di governor
sampai dengan arus keluaran generator mencapai yang diharapkan.
d. Potensiometer pengatur kecepatan adalah alat utama untuk mengatur
frekuensi dan tegangan saat generator akan diparalelkan atau dalam proses
sinkronisasi. Tegangan umumnya sudah diatur oleh AVR, sehingga naik
turunnya tegangan hanya dipengaruhi oleh kecepatan putaran mesin
penggerak.
e. Setelah generator dioperasikan paralelkan atau sudah sinkron dengan yang
telah beroperasi kemudian menutup Mccb generator, fungsi potensiometer
pengatur kecepatan ini diambil alih oleh alat pembagi beban generator.
Untuk lebih akuratnya pengaturan kecepatan dalam proses sinkronisasi
secara manual, biasanya terdapat potensiometer pengatur halus dan
potensiometer pengatur kasar.
f. Pada sistem kontrol otomatis pemaralelan generator dapat dilakukan oleh
SPM (modul pemaralel generator) dengan mengatur tegangan dan
frekuensi keluaran dari generator, kemudian mencocokan dengan tegangan
dan frekuensi sistem yang sudah bekerja secara otomatis, setelah cocok
memberikan sinyal penutupan ke Mccb generator sehingga bergabung
dalam operasi paralel. Untuk mencocokkan tegangan dan frekuensi dapat
dilihat dalam satu panel sinkron yang digunakan bersama untuk beberapa
6 http://www.mercubuana.ac.id
generator dimana masing-masing panel generator mempunyai saklar
sinkron disamping SPM-nya.
Dalam Gambar 2 ditunjukkan penggunaan alat pembagi beban generator
dalam suatu sistem kontrol tenaga generator, kontrol mesin penggerak dan
managemen beban.(file power generation control).
Gambar 2 Power generation control, Electro hydraulic governor for multiple
unit, total engine control and load management
7 http://www.mercubuana.ac.id
Saklar-saklar bantu pada alat pembagi beban generator berfungsi sebagai alat
manual proses pembagian (pelepasan & pengambilan) beban oleh suatu
generator yang beroperasi dalam sistem paralel. Misalnya *saklar 1 ditutup
untuk meminimumkan bahan bakar diesel yang berarti melepaskan beban.
* Saklar 3 ditutup untuk menuju pada kecepatan kelasnya (rated speed) yang
berarti pengambilan beban dari generator yang perlu diringankan beban
listriknya.
Setelah generator beroperasi secara paralel, generator-generator dengan alat
pembagi bebannya selalu merespon secara aktif segala tindakan penaikan atau
penurunan beban listrik, sehingga masing-masing generator menanggung beban
dengan prosentasi yang sama diukur dari kemampuan masing-masing
8 http://www.mercubuana.ac.id
5. Kesimpulan
1. Alat pembagi beban generator merupakan peralatan otomatis yang
menyeragamkan operasi governor dalam menaikkan atau menurunkan
power mesin atau daya generator sesuai perubahan bebannya, dan sangat
diperlukan bila memiliki lebih dari dua generator dengan karakteristik
yang berbeda yang beroperasi secara paralel.
2. Dengan alat pembagi beban generator, maka setiap generator mempunyai
faktor penggunaan (beban maksimum dibagi kapasitas generator) yang
sama dan kecil yang berarti bagus.
3. Perubahan beban akibat pemasukan atau pengeluaran generator dari sistem
paralel generator-generator akan dirasakan sama oleh setiap generator
dalam sistem tsb , tanpa overload atau overspeed.
4. Alat pembagi beban generator hanya bisa diterapkan pada generator setengine yang mempunyai governor dan bisa dikembangkan untuk sistem
kontrol yang lebih lanjut seperti kontrol dengan distributed control
system (DCS). q
9 http://www.mercubuana.ac.id
6. Daftar Pustaka
1. 300 KW SEBP1384, Caterpillar Parts, 3412 Generator Set Engine
2. Woodward Engine Control, USA 9704825811
3. Power station engineering and economy, Bernhardt G.A. Skrotzki and
William A Vopat
10 http://www.mercubuana.ac.id