analisis governor pada pengaturan frekwensi pltgu di pt indonesia

ANALISIS GOVERNOR PADA PENGATURAN FREKWENSI PLTGU DI PT
INDONESIA POWER UBP PRIOK
ACHMAD FAUZAN, 10402008
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok
16424 telp (021) 78881112, 7863788
Abstraksi : Sistem pembangkit tenaga listrik tenaga gas dan uap (PLTGU), merupakan sistem
pembangkitan yang menggabungkan pembangkit tenaga gas (PLTG) dan pembangkit tenaga uap (PLTU).
PLTG terdiri dari turbin gas yang dikopel dengan generator menggunakan bahan bakar gas dari pertamina
sebagai sumber energi. PLTU terdiri dari ketel uap, governor, turbin uap yang dikopel dengan generator,
mendapat sumber energi dari gas hasil pembakaran dari PLTG [4].
Unit governor sebagai pengaturan frekwensi dalam sistem, mengatur keluaran uap yang
bertekanan dari ketel uap untuk menggerakan turbin uap berada dalam putaran dengan frekwensi
50
Hertz (standar Indonesia) dan mengantifikasi terjadinya penyimpangan terhadap frekwensi dalam sistem
[1][2][3]. Penyimpangan frekwensi dari batas nilai nominal terjadi apabila kebutuhan yang digunakan
oleh konsumen (beban) lebih besar dari daya aktif yang dibangkitkan dari pembangkit atau terjadinya
gangguan pada sistem sehingga frekwensi sistem turun. Sedangkan frekwensi sistem naik apabila ada
tambahan daya dari unit pembangkit. Maka untuk mempertahankan nilai frekwensi pembangkitan daya
aktif dalam sistem disesuaikan dengan konsumen (beban) [1][3].
Dilihat dari segi mekanis pada unit PLTU, pengaturan frekwensi adalah pengaturan daya aktif
yang dibangkitkan generator, dengan cara mengatur tambahan pemberian uap penggerak turbin uap yang
dikopel dengan generator. Pengaturan ini dilakukan oleh unit governor, yang bekerja dengan fungsinya
apabila terjadinya perubahan frekwensi dalam sistem [1][3].
Tanggal Pembuatan : 1 November 2009
1. PENDAHULUAN
Sistem pembangkitan tenaga listrik tenaga
gas dan uap (PLTGU) merupakan suatu sistem
pembangkitan yang terdiri dari pembangkit
tenaga gas (PLTG) dan pembangkit tenaga uap
(PLTU) yang saling dikombinasikan. PLTG
menggunakan bahan bakar gas dari pertamina
sebagai sumber energi untuk menggerakan
turbin gas yang dikopel dengan generator. PLTU
mendapat sumber energi dari gas hasil
pembakaran pada turbin gas yang dimanfaatkan
untuk mengahasilkan uap yang bertekanan
dalam ketel uap yang dialirkan melalui governor
untuk menggerakan turbin uap yang dikopel
dengan generator.
Gambar 1 Sistem pembangkit tenaga gas dan
uap. Unit Governor terletak antara ketel uap
dan turbin uap
Pada unit pembangkit tenaga listrik terdapat
pengaturan frekwensi yang dilakukan oleh unit
governor, berfungsi agar keluaran uap yang
bertekanan dari ketel uap untuk menggerakan
turbin uap berada dalam putaran dengan
frekwensi 50 Hertz (standar Indonesia) dan
mengantifikasi
terjadinya
penyimpangan
terhadap frekwensi dalam sistem. Untuk
melakukan fungsinya, governor mengukur
frekwensi yang dihasilkan generator dengan cara
mengukur kecepatan putar poros generator,
karena frekwensi yang dihasilkan generator
sebanding dengan kecepatan putar poros
generator [1][2][3].
Penyimpangan frekwensi dalam sistem
terjadi apabila kebutuhan daya yang digunakan
oleh konsumen (beban) lebih besar dari daya
aktif yang dibangkitkan, atau terjadinya
gangguan pada sistem, maka frekwensi sistem
turun. Sedangkan frekwensi dalam sistem naik
apabila ada tambahan daya dari unit pembangkit.
Untuk mempertahankan nilai frekwensi dalam
sistem, pembangkit daya aktif disesuaikan
dengan konsumen (beban) [1][3]. Karena
pengaturan frekwensi dilakukan dengan
mengatur daya aktif yang dibangkitkan
generator, maka generator mengatur kopel
mekanis yang dihasilkan mesin penggerak
generator. Pengaturan kopel mekanis dilakukan
dengan cara mengatur tambahan pemberian uap
penggerak turbin dalam pembangkit PLTU [1].
Tujuan dari penulisan ini adalah
mengetahui cara kerja governor sebagai
pengaman untuk mengantifikasi terjadinya
penyimpangan frekwensi dari batas nilai
nominal dan menggembalikan nilai frekwensi ke
posisi semula yaitu 50 Hertz apabila terjadinya
penyimpangan frekwensi.
2. LANDASAN TEORI
Energi listrik yang dibangkitkan (dihasilkan)
tidak dapat disimpan melainkan langsung habis
digunakan oleh konsumen (beban). Oleh karena
itu, daya yang dibangkitkan selalu sama dengan
daya yang digunakan konsumen. Penyediaan
daya aktif (Watt) harus mampu menyediakan
tenaga listrik dengan nilai frekwensi yang
praktis dan konstan, karena penyimpangan
frekwensi dari batas nilai nominal selalu dalam
batas toleransi yang diperbolehkan, yaitu dengan
frekwensi 50 Hertz [1][2]. Apabila pembangkit
daya listrik tidak mencukupi kebutuhan
konsumen atau terjadinya gangguan dalam
sistem, maka hal ini di tandai oleh turunya
frekwensi dalam sistem dan sebaliknya apabila
pembangkit daya listrik lebih besar dari pada
kebutuhan konsumen maka frekwensi sistem
akan naik.
2.1 Mutu Tenaga LIstrik
Dengan makin pentingnya peranan tenaga
listrik dalam kehidupan sehari-hari, dengan
menjaga
kwalitas
tenaga
listrik
yang
dibangkitkan, khususnya bagi keperluan
industri. Maka mutu tenaga listrik juga menjadi
tuntutan yang makin besar dari pihak pemakai
tenaga listrik.
Mutu tenaga listrik ini meliputi :
1. Kontinuitas penyediaan : apakah tersedia 24
jam sepanjang tahun.
2. Nilai tegangan : apakah selalu ada dalam
batas-batas yang diizinkan.
3. Nilai frekwensi : apakah selalu ada dalam
batas-batas yang diizinkan.
4. Kedip tegangan :apakah besarnya dan
lamanya masih dapat diterima .
5. Kandungan harmonisa : apakah jumlahnya
masih dalam batas-batas yang dapat diterima
oleh pemakai tenaga listrik.
Unsur-unsur 1 sampai dengan 5 tersebut
diatas dapat direkam sehingga masalah dapat
dibahas secara kuantitatif antara pihak penyedia
dan pemakai tenaga listrik.
Dalam hal ini pada butir 3 hanya akan
dibahas pengaturan nilai frekwensi dalam sistem
yang berkaitan dengan penyediaan daya aktif
mengigat bahwa hal ini merupakan salah satu
hal yang dominal dari mutu tenaga listrik.
2.2 Terjadinya Perubahan Frekwensi [1]
Daya yang dibangkitkan selalu sama dengan
daya yang digunakan oleh konsumen (beban).
Apabila daya yang dibangkitkan tidak sesuai
dengan kebutuhan yang digunakan oleh
konsumen ΔT < 0, maka frekwensi turun. Dan
sebaliknya apabila daya yang dibangkitkan
mendapat tambahan putaran generator ΔT > 0,
maka frekwensi naik.
dengan memberi tambahan uap bertekanan pada
turbin uap dengan cara terangkatnya katup
utama, di tandai dengan terjadinya frekwensi
turun.
Penurunan frekwensi ini disebabkan oleh 2 hal
yaitu :
3.2 Prinsip kerja governor [1]
Untuk melakukan fungsinya governor
mengukur frekwensi dengan cara mengukur
kecepatan putar poros generator karena
frekwensi yang dihasilkan generator sebanding
dengan kecepatan putar poros generator. Apabila
frekwensi turun ditandai dengan pengurangan
putaran kecepatan dari generator yang disensor
oleh pilot velve. Pada pilot velve memberi input
kepada bola-bola berputar karena kecepatan
putar dari generator berkurang putaranya maka
kecepatan putar pada bola-bola berputar juga
berkurang kecepatan sudutnya, sehingga
menyebabkan pegas menguncup menimbulkan
gaya sentrifugal berkurang yang selanjutnya
akan menyebabkan turunya titik A dan titik B.
1. Apabila daya yang digunakan oleh
konsumen telah melebihi demain yang
dibangkitkan dalam waktu tertentu.
2. Terjadinya gangguan atau pemadaman (trip)
pada salah satu unit pembangkit.
3. GOVERNOR PADA
FREKWENSI
PENGATURAN
Pada unit PLTU pengaturan frekwensi
dilakukan oleh unit governor yang mengatur
keluaran uap bertekanan dari ketel uap untuk
menggerakan turbin uap berada dalam putaran
dengan
frekwensi
50
Hertz,
dan
menggantifikansi terjadinya penyimpangan
terhadap frekwensi dalam sistem.
Jenis governor yang di gunakan adalah
jenis woodward, jenis ini terdiri dari Spring
loaded Accumulator (memberi tekanan minyak)
pada pengarah tekanan minyak, untuk
menggerakan power piston (katup utama) keatas
atau kebawah tergantung pengarahan yang
dilakukan oleh Pilot Velve (penghubung
perputaran poros generator) yang digerakan oleh
titik A Fly Weight (bola-bola pegas) yang
berputar menghasilkan gaya sentralfugal
menyebabkan titik A naik atau turun.
3.1 Fungsi Governor [1][3]
Oleh
karenanya
frekwensi
yang
dibangkitkan sama dengan yang digunakan oleh
konsumen, dan frekwensi akan berkurang
apabila kebutuhan daya yang digunakan oleh
konsumen lebih besar dari yang dibangkitkan.
Maka unit pembangkit (Governor) berfungsi
sebagai menjaga putaran pada generator agar
berada dalam frekwensi 50 Hertz, terhadap
adanya variasi beban atau gangguan pada sistem
3.3 Diagram blok cara kerja unit governor
[6][7]
Untuk
mempermudah
penjelasan
tentang unit kerja dari governor diperlukan
digram blok fungsi alih governor itu sendiri.
Gambar 2, keluaran C(s) diumpan-balikan ke
titik penjumlahan untuk dibandingkan dengan
masukan acuan R(s). keluaran blok C(s)
diperoleh dengan mengalikan fungsi alih G(s)
dengan masukan blok E(s).
C(s) = G(s) E(s)
Sedangkan jika keluaran diumpanbalikan ke titik penjumlahan untuk dibandingkan
dengan masukan, maka perlu mengubah bentuk
sinyal keluaran agar sama dengan bentuk sinyal
masukan. Pengubah ini dilakukan oleh elemen
umpan balik yang mempunyai fungsi alih H(s).
elemen umpan balik ini akan memodofikasi
keluaran
sebelum
dibandingkan
dengan
masukan. Sinyal umpan balik yang diumpanbalikan ke titik penjumlahan untuk dibandingkan
dengan sinyal masukan.
C (s) =
G ( s)
R(s)
1 + G (s)H (S )
Gambar 2. Fungsi Alih unit governor
Gambar 4. Hubungan gerakan titik-titik engsel
pada governor
keterangan gambar 4 :
Masukan (input) ke governor diterima :
Gambar 3. Diagram blok unit governor
3.4 Tinjauan Matematis Respon Waktu Dari
Governor Terhadap Frekwensi [1]
Untuk mengadakan tinjauan matematis
terhadap respon waktu (time respon) dari
governor gambar (4) dengan menonjolkan arah
gerak dari titik-titik engsel pada governor.
Pengaturan primer yang dilakukan governor
dalam
menanggapi
perubahan-peribahan
memerlukan waktu. Bagaiman pengaruh
governor dalam menanggapi perubahan beban
memerlukan waktu. Bagaimana pengaruh
governor selama pengaturan primer tersebut
berlangsung ditunjukan sebagai karakteristik.
Frekwensi versus waktu, menggambarkan
respon waktu dari governor.
a. Melalui titik A yaitu apabila terjadi
perubahan frekwensi yang selanjutnya akan
diikuti dengan pengaturan primer dari
governor.
b. Melalui titik B2 yaitu apabila dilakukan
pengaturan sekunder baik secara manual
maupun melalui motor pengatur putaran
Apabila governor dalam keadaan steady
satate dan kemudian terjadi perubahan frekwensi
atau perubahan beban yang relatif
kecil
disekitar titik steady state maka gerakan dari
engsel-engsel governor adalah kecil sehingga
perubahan posisi engsel-engsel hubungannya
satu sama lain dapat dianggap linier. Apabila
arah gerakan yang positif adalah seperti
ditunjukan oleh arah panah dalam gambar (4)
maka frekwensi turun maka menyebabkan
perubahan daya, sehingga didapat :
ΔxA = - K1 Δp
Ada tanda negative karena titik A bergerak
kearah positif apabila frekwensi turun sebesar
Δf.
Apabila unit pembangkit dari governor yang
dibahas paralel dengan sistem yang besar maka
ΔXB2 akan menyebabkan perubahan daya ΔP
dan praktis tidak menimbulkan perubahan
frekwensi, sehingga dapat ditulis :
Selanjutnya
transformasi
persamaan ΔxB1 dan ΔxD
menghasilkan :
ΔXB1(s) = - k3 . k1 ΔP(s) + k4 k2 ΔF(s)
+ k5
ΔxB2 = K2 Δf
Gerakan titik engsel B1 dipengaruhi oleh gerak
titik engsel A dan titik engsel B2, maka :
ΔxB1 = k3 ΔxA + k4 ΔxB2 + K5 ΔxD
= - k3 . k1 Δp + k4 k2 ΔxB2 Δf + K5 ΔxD
Konstanta k1, k2, k3, k4 dan k5 besarnya
tergantung kepada jarak antara titik-titik engsel
pada governor seperti terlihat pada gambar (4).
Gerakan titik B1 akan menggerakan titik D
melalui sistem hidrolik. Dari gambar ini dapat
dilihat bahwa besarnya gerakan titik D
tergantung kepada :
1. Jauh dekatnya titik B1 bergerak untuk
membuka aliran minyak bertekanan kearah
panghisap yang mengangkat titik D
2. Lamanya titik B1 memberi kesempatan
tekanan minyak tersebut dalam butir (1)
mengangkat panghisap titik D.
Kedua hal tersebut diatas dapat dinyatakan
sebagai berikut :
∆XD (s) =
Δf menjadi ΔF(s)
Dari persamaan ΔXB1(s) dan ∆XD(s ) yang sudah
ditransformasikan kedalam Laplace, akan
menyatakan ΔxD(s) dalam ΔP(s) dan ΔF(s)
dengan mengelimir ∆XB1(s).
Dan nilai ini dimasukan dalam persamaan
∆XB1(s) memberikan :
Dimana :
-
s
∆XD (s) = -k3 . k1 ∆P(s) + k4 . k2 ∆F(s)
k6
+ K5 ∆XD (s)
∆XD (s) ⎛⎜ − s − k ⎞⎟ =-k3.k1∆P(s) + k4 . k2 ∆F(s)
5 ⎟
⎜ k
6
⎝
⎠
∆XD (s) = − k 3 .k1Δ P ( s ) + k 4 .k 2 Δ F ( s )
⎛
s ⎞
⎟⎟
− ⎜⎜ k 5 +
k
6 ⎠
⎝
=
− k 3 .k 1 .k 6 Δ P ( s ) + k 4 .k 2 .k 6 Δ F ( s )
− ( k 5 .k 6 + s )
=
⎞
k 3 .k 1 .k 6 ⎛
k .k
⎜⎜ Δ P ( s ) − 4 2 Δ F ( s ) ⎟⎟
k 3 .k 1
( k 5 .k 6 + s ) ⎝
⎠
=
Δp menjadi ΔP(s)
ΔxB1 menjadi Δ xB1(s)
ΔxD
− k6
. ∆XB1 (s)
s
ΔxD = k6 (-ΔXB1) dt
Dimana k6 adalah sebuah konstanta yang
tergantung kepada sistem hidrolik governor yang
menghubungkan gerakan titik B dengan titik D
dan adanya tanda negative disebabkan arah-arah
positif yang dipilih pada gambar (4). Untuk
memecahkan persamaan ΔxB1 dan ΔxD kita
gunakan transformasikan Laplase ke bidang (s)
sehingga :
Laplace
dari
berturut-turut
=
k 3 .k 1
k5
1
⎛
⎞
⎜ ΔP (s) − ΔF (s) ⎟
R
⎛
s ⎞⎝
⎠
⎜⎜ 1 +
⎟⎟
.
k
k
5
6 ⎠
⎝
kG
1 + sT
G
1
⎛
⎞
ΔF (s) ⎟
⎜ ΔP (s) −
R
⎝
⎠
1
⎛
⎞
= GG ⎜ ΔP (s) − ΔF (s) ⎟
R
⎝
⎠
3.5
Diagram Blok Sistem
Gambar 5 Block diagram system tanpa tie lines
Gambar diatas diagram blok hubungan antara
output dari unit governer dengan dalam sistem
tenaga tistrik yang mempunyai karakteristik
beban tertentu dan terdiri dari sekelompok unit
pembangkit serta berhubungan dengan sistem
tenaga listrik lain melalui tie lines.
Proses ini menggambarkan bagaiman
proses pengaturan frekwensi melalui pengaturan
sekunder berlangsung dalam sistem sebagai
akibat penambahan beban. Dengan uraian yang
serupa dapat dianalisa bagaimana proses
pengaturan frekwensi apabila terjadi penurunan
beban dalam sistem. Pengturan sekunder, dapat
dilakukan secra manual ataupun oleh komputer.
Jika dilakukan secara manual dalam sistem yang
terdiri dari banyak unit pembangkit dan juga
banyak
pusat
listrik
yang
tersebar,
pelaksanaannya perlu dikoordinir. koordinasi
pengaturan sekunder ini, berati pula koordinasi
pembagian dalam sistem, oleh karena-nya
dilakukan oleh pusat pengatur beban sistem
tenaga listrik. Jika pengaturan ini dilakukan
dengan menggunakan komputer maka software
dari komputer harus diidi datanya oleh pusat
pengatur beban agar sesuai dengan kondisi
sistem.
3.5 Pengaturan Sekunder Pada Governor [1]
Gambar (7) Pengaturan sekunder yang diikuti
dengan perubahan beban sistem
Keterangan gambar 7 :
Gambar (6) Pengaturan sekunder untuk
menaikan frekwensi sistem
Gambar
(6)
setelah
tercapai
keseimbangan dititik 3 dengan frekwensi F1.
Pengaruh sekunder ini berati penggeseran garis
atatisme sistem sejajar keatas). Frekwensi
cenderung menuju titik 4A tetapi karena beban
naik dengan naiknya frekwensi menurut garis
beban maka keseimbangan baru tercapai dititik 4
dengan frekwensi F0 dan beban sebesar P4 pada
gambar (6).
Sesungguhnya berlangsung setapak demi
setapak seperti digambarkan oleh gambar (7)
yang
sesungguhnya
merupakan
proses
pengaturan sekunder yang digambarkan oleh
gambar (7). Frekwensi dinaikan dari titik-1 ke
titik-2, ini menyebabkan kenaikan beban sistem
mengikuti kenaikan frekwensi. Kemudian beban
ini menyebabkan penurunan frekwensi sepanjag
garis statisme sistem menuju titik-3. Kemudian
frekwensi naik ke titik-4 dan seterusnya sampai
ke titik-7. Dalam proses ini dinggap bahwa
selama angka kenaikan frekwensi dari titik-1 ke
titik-2, dari titik-3 ke titik-4, dari titik-5 ke titik6, tidak terjadi kenaikan beban karena langkah-
langkah kenaikan frekwensi ini cukup kecil dan
berlangsung cukup sehingga beban belum naik.
Dengan naiknya frekwensi dati titik-1 ke titik-7,
beban juga naik sebesar ΔB.
4. CARA KERJA GOVERNOR
Governor memiliki setting point yaitu
putaran governor ditentukan berdasarkan
kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu.
Governor akan menyesuaikan nilai output daya
mekanik turbin supaya sesuai dengan daya
listrik dan frekwensi yang dibutuhkan oleh
sistem pada saat terjadinya penambahan beban
atau gangguan pada sistem. Governor akan
menentukan setting point yang baru sesuai
dengan actual beban sehingga dengan
pengaturan putaran ini diharapkan frekwensi
listrik generator tetap berada didalam acceptable
range dan generator tidak mengalami out of
synchronization. Bola-bola berputar pada pegas
akan menguncup (gaya sentralfugal berkurang)
apabila terjadinya penurunan frekwensi yang
menyebabkan titik A dan titik B turun. Turunnya
titik B menyebabkan torak pengarah tekanan
minyak memberikan tekanan menggerakan
katup utama terangkat keatas untuk memberi
tambahan uap bertekanan ke turbin.
Gambar 9A Respons governor terhadap
perubahan frekwensi
Gambar 9B Respons kopel pengerak pada
governor
Bola-bola berputar pada pegas akan
menguncup (gaya sentralfugal berkurang)
apabila terjadinya penurunan frekwensi yang
menyebabkan titik A dan titik B turun. Turunnya
titik B menyebabkan torak pengarah tekanan
minyak memberikan tekanan menggerakan
katup utama terangkat keatas untuk memberi
tambahan uap bertekanan ke turbin.
Gambar 8 Prinsip kerja governor
1.
Pengisapan pengarah tekanan minyak
2. pengisapan pengatur volume uap/air
Keterangan Gambar (8) , gambar (9A) dan
gambar (9B) : Apabila pada saat t = t0 gambar
(9A) ada penambahan beban maka frekwensi
akan turun dari nilai F0 menjadi F΄. Penurunan
frekwensi ini disebabkan karena nilai TB
menjadi lebih besar sebagai akibat penambahan
beban sehingga TG – TB = ΔT < 0 dan
selanjutnya
dω
dω
juga menjadi < 0.
adalah
dt
dt
percepatan sudut, apabila nialainya < 0 maka
berati terjadi pengurangan kecepatan sudut ω
dan karena frekwensi
F=
ω
maka hal ini
2π
juga berati pengurangan frekwensi. Dengan
keterangan diatas maka Penuruanan frekwensi
dari nilai F0 menjadi F΄ dirasakan oleh governor
dan
governor
akan
beraksi
untuk
mengembalikan nilai frekwensi ke F0. Reaksi ini
berlangsung sebagai berikut :
a. Karena kecepatan sudut ω dari mesin
penggerak generator turun maka bola-bola
berputar pada gambar (8) juga akan turun
kecepatan sudutnya karena poros yang
memutarnya dihubungkan langsung melalui
sistem roda gigi dengan mesin penggerak
generator. Hal ini akan menyebabkan titik A
menurun yang selanjutnya juga akan
menurunkan titik B. dengan turunnya titik B
maka torak pengarah tekanan minyak akan
mengalirkan minyak bertekanan ke torak
penggerak katup utama sehingga katup
utama terangkat keatas untuk menambah
uap ke turbin uap dalam hal mesin
penggerak adalah turbin uap.
b. Dalam gambar (9A) peristiwa penambahan
beban terjadi pada saat t = t1 dan hal ini
menyebabkan frekwensi turun. Pada saat t =
t2 kerja governor telah mulai terasa dan
kecuraman (slope) penurunan frekwensi
mulai berkurang sampai pada saat t = t3
kecuraman penurunan frekwensi telah hilang
atau secara matematis dikatakan
dF
= 0.
dt
c. Pada saat t = t3 nilai frekwensi F = F΄ dimana
F0. Hal ini menyebabkan bahwa
F΄
generator akan terus menambah uap dengan
jalan mengangkat katup utama dari turbin.
Keterangan adalah sama seperti uraian pada
butir a. Hal ini berarti bahwa kopel yang
dihasilkan mesin penggerak generator terus
diperbesar sehingga ΔT = TG - TB menjadi
0 dan mengakibatkan
dF
> 0, yang berati
dt
bahwa frekwensi naik.
d. Pada saat t = t4 nilai frekwensi F = F0
sehingga sebetulnya tidak diperlukan lagi
langkah untuk memperbaiki frekwensi.
Tetapi pada saat t = t4 nilai ΔT > 0 sebagai
akibat penembahan uap yang berlangsung
sejak saat t = t4 seperti tersebut dalam butir c
nilai ΔT > 0 ini menyebabkan frekwensi
terus naik. Beberapa saat setelah
t = t4
nilai frekwensi F > F0 sehingga governor
mulai bereaksi untuk menurunkan frekwensi
dengan jalan mengurangi uap ke turbin
sehingga nilai ΔT diperkecil dan hal ini juga
memperkecil nilai
dF
dt
e. Pada saat t = t5 di mana F″ > F0 sehingga
governor akan terus beraksi untuk
menurunkan frekwensi. Pada saat t = t5 nilai
nilai ΔT = TG – TB sehingga dari segi
keseimbangan kopel generator dengan kopel
beban sebetulnya tidak diperlukan lagi
pengurangan nilai kopel generator TG yang
dilakukan oleh governor dengan jalan
mengurangi uap. Seperti diuraikan dalam
butir d. tetapi pada saat t = t5 nilai nilai
frekwensi F˝ > F0 maka governor akan terus
bereaksi untuk mengurangi uap ke turbin.
f. Pada saat t = t6 keadaan adalah serupa
dengan pada saat t = t4 yaitu bahwa nilai
frekwensi f = f0 tetapi bedanya dengan pada
saat t = t3 adalah bahwa pada saat t = t6 ΔT <
0 sehingga frekwensi setelah saat t = t6 akan
turun.
4.1 Penyetelan Speed Droop [1]
Speed droop merupakan besaran yang
menentukan putaran generator berada pada
posisi semula, yang mana mengurangi kecepatan
putar pada turbin uap karena akibat dari hasil
penambahan uap bertekanan pada turbin uap.
Dengan memperhatikan gambar (8) terlihat
bahwa makin dekat jarak titik B dengan titik D
makin cepat penghisapan titik B menutup aliran
minyak yang mengangkat atau menurunkan
posisi penghisap titik D dan sebaliknya makin
jauh jaraknya makin lambat gerakan menutup
aliran minyak ini. Hal ini berati bahwa makin
dekat titik B dengan titik D makin cepat
governor menghentikan tanggapannya terhadap
perubahan frekwensi, governor bersifat “malas”
(usaha governor untuk menambah daya terbatas)
menghasilkan speed droop yang kecil dan
menghasilkan kf (energi pengaturan) yang besar.
Dengan keterangan yang serupa apabila jarak
titik B dengan titik D makin jauh terlihat bahwa
governor bersifat “rajin” (usaha governor untuk
menambah daya lebih besar) menghasilkan
speed droop yang besar dan menghasilkan kf
(energi pengaturan) yang kecil. Jadi penyetelan
speed droop governor dapat dilakukan dengan
mengatur jarak titik B dan titik D. Dalam
praktek hal ini tidak begitu mudah
pelaksanaanya karena dilain pihak titik B juga
harus dapat digerakan keatas dan kebawah
secara bebas untuk melakukan pengaturan
sekunder. Hal ini dapat dilakukan dengan
kombinasi sistem mekanik dan hidrolik seperti
terlihat pada gambar (8).
Keterangan gambar 10:
Titik B dipecah menjadi titik B1 dan titik B2
dalam gambar (10) titik B1 yang bertugas
mengarahkan tekanan minyak dapat digerakan
melalui titik A oleh bola-bola berputar
(pengaturan primer) dan dapat pula digerakan
melalui titik B2 oleh motor pengaturan putaran
(putaran sekunder).
titik B1 menutup lubang minyak yang menuju
kerumah torak pengerak titik D.
Motor pengaturan putaran dapat merubah –
rubah posisi titik B1 melalui titik B2 dengan
jalan memutar roda gigi cacing. Dalam keadaan
generator belum paralel dengan sistem motor
pengatur putaran akan mengatur jumlah putaran
per-menit dari turbin tetapi kalau generator
kalau generator sudah paralel dengan sistem
maka melalui motor pengaturan putaran
dilakukan pengaturan daya nyata yang
dibandingkan (MW), yang sesungguhnya juga
berati mengatur putaran atau frekwensi.
Speed droop sesungguhnya merupakan hasil
umpan balik dari gerakan penambahan uap atau
air, yaitu dengan bergeraknya titik C dan D
keatas yang selanjutnya melalui engsel E pada
gambar (10) menekan rumah panghisap kiri
kebawah sehingga menutup lubang-lubang yang
meneruskan tekanan minyak ke panghisap kanan
dan akhirnya menghentikan proses penambahan
uap. Makin kecil speed droop dari governor
makin peka governor tersebut terhadap
perubahan baban tetapi juga lebih besar
kemungkinannya untuk tidak stabil. Dalam
praktek governor adalah tidak sederhana yang
tergambar pada gambar (8) tetapi dilengkapi
pula dengan rangkaian peredam (dashpot) untuk
menghindari osilasi dan menggunakan panguat
bertingkat.
5. KESIMPULAN
Berdasarkan analisis dan pembahasan pada
penulisan ini, maka dapat disimpulkan sebagai
berikut :
Gambar 10 Speed droop diatur menyetel posisi
engsel E.
Sedangkan gerakan umpan balik dari titik D
untuk memberhentikan tekanan minyak diterima
melalui titik B1. Besarnya umpan balik ini dapat
diatur dengan mengatur posisi engsel E, jadi
speed droop dari governor dapat diatur dengan
mengatur posisi engsel E. Umpan balik dari titik
D diterima titik B1 melalui engsel dan akan
menggerakan rumah dari torak yang digerakan
1. Pilot velve memberi input kepada bola-bola
berputar karena kecepatan putar dari
generator berkurang putaranya maka
kecepatan putar pada bola-bola berputar
juga berkurang kecepatan sudutnya,
sehingga menyebabkan pegas menguncup
menimbulkan gaya sentrifugal berkurang
yang selanjutnya akan menyebabkan turunya
titik A dan titik B, memberikan tekanan
minyak sehingga katup utama terangkat
keatas
memberikan
tambahan
uap
bertekanan pada turbin uap.
2. Besarnya speed droop tergantung dari jarak
antara titik D dan Titik B pada gambar 4.1
dengan ketentuan sebagai berikut :
Titik B,D Dekat Cepattutup CepatRespon Malas Speed Droop Kecil
Titik B,D Jauh Lambattutup LambatRespon Rajin Speed Droop Besar
Saran
Agar Governor berjalan dengan semestinya
maka diperhatikan hal-hal sebagai berikut :
1. Pemeliharaan rutin pada bagian-bagian
engsel, katup, gir, pada governor agar
berkerja pada saat terjadinya gangguan.
2. Pemberian sinyal yang tepat pada governor.
Pada saat terjadinya perubahan frekwensi.
Agar frekwensi kembali pada frekwensi
semula.
DAFTAR PUSTAKA
1. Ir. Djiteng Mersudi, Operasi system Tenaga Listrik, Yogyakarta, Graha Ilmu, 2006 2. Ir. Djoko Chyanti, M, Sc. EE, Mesin‐mesin Listrik Edisi 4, Erlangga, Jakarta, 1997 3. Ir. Djiteng Marsudi, Pembangkitan Energi Listrik, Jalamas Berkatama, STT YPLN, 2003 4. Indonesia Power UBP Priok, Data‐data Acuan, Indonesia Power 5. Www.indonesiapower.co.id 6. Katsuhiko Ogata, Teknik Kontrol Automatik, Jilid 1 Edisi 2, Jakarta, Erlangga, 1996 7. Joseph j Di Stefano, III. Phd & Allen R Stubbenrud. Phd, Sistem Pengendalian Umpan Balik, Erlangga, 1985 8. Hoa D Vu & J C Agee, WECC Control Work group, WECC, 1998 9. Wood Ward generator Co, Role of governors in system operated, Prime Mover Control Comparance, PMCC‐3