PEMELIHARAAN GENERATOR PADA PLTA JELOK UBP MRICA

Makalah Seminar Kerja Praktek PEMELIHARAAN GENERATOR PADA PLTA JELOK UBP MRICA Herda Dwi Cahyanova (L2F 008 132) Email: [email protected] Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Abstrak Generator Sinkron memegang peranan yang sangat penting dalam produksi energi listrik di PT Indonesia Power Jelok UBP Mrica. Generator ini digunakan untuk mengkonversi energi mekanik putaran dari turbin menjadi energi listrik,dibutuhkan beberapa hal yang harus dilakukan agar kinerja generator dapat bekerja dengan baik. Untuk menjaga kehandalan sistem diperlukan perawatan dan pengujian secara berkala dengan tidak mengesampingkan system proteksinya. Generator sinkron dengan kapasitas besar membutuhkan perawatan ataupun pengujian untuk menjaga agar tetap dapat beroperasi secara normal dan terhindar dari bermacam macam gangguan misalnya adalah vibrasi pada rotor, hubung singkat pada lilitan stator maupun rotor, dsb. Beberapa langkah dilakukan untuk meminimalisasi gangguan tersebut. Salah satunya adalah dengan pengujian rotor dan stator yang terdiri dari banyak pengujian diantaranya adalah High Potensial Test, Megger Test , dan Balancing Voltage Rotor Test. Dalam kerja praktek ini, penulis ingin belajar tentang pemeliharaan generator yang meliputi pengujian – pengujian yang dilakukan pada pemeliharaan generator tersebut , dengan laporan ini mahasiswa dapat mengerti jeni-jenis pengujian yang dilakukan pada pemeliharaan generator dan cara pada saat pengujian tersebut. Kata kunci: Generator Sinkron, Proof Test, Analytical Test, Pengujian rotor dan stator.

I.PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dampak perkembangan teknologi yang sangat pesat disegala bidang dapat mempermudah Pada pengadaan tenaga listrik yaitu dengan menggunakan teknologi yang dapat menghasilkan kinerja yang lebih baik. Salah satu sarana pemenuhan energi listrik yaitu dengan dibangun sebuah pembangkit listrik tenaga air. Didalam sebuah pembangkit listrik tenaga air tersebut terdapat sarana-sarana penunjang untuk melakukan proses produksi energi listrik diataranya yaitu generator, turbin, transformator, dan lain-lain. Keseluruhan peralatan tersebut saling berkaitan satu sama lain. Jika sebuah peralatan tersebut mengalami kerusakan maka akan menghambat proses produksi tenaga listrik. Untuk itu diperlukan peralatan secara berkala dan terus menerus agar dapat mengindari kerusakan yang ditimbulkan akibat proses produksi yang dilakukan terus menerus. 1.2 maksud dan tujuan praktek kerja lapangan Adapun maksud dan tujuan dari pelaksanaan kerja praktek di

• • •

•

PT.INDONESIA POWER Sub.Unit PLTA Jelok antara lain : Memenuhi tugas studi sebagai salah satu syarat kelulusan di program S1 Mengetahui penerapan ilmu yang didapat di bangku kuliah pada dunia kerja Mengenal dunia kerja yang kelak akan dihadapi setelah lulus atau selesai melaksanakan studi Membandingkan teori yang diperoleh dibangku kuliah dengan yang ada di lapangan

1.3 Batasan Masalah Dalam penulisan makalah ini, penulis hanya menjelaskan tentang pengujian yang dilakukan pada rotor dan stator generator sinkron 50 yang meliputi atas Proof Test dan Analitycal Test, khususnya Insulation Resistance/ Megger pada PLTA Jelok UBP Mrica . II. DASAR TEORI 2.1 Generator Sinkron Generator arus bolak-balik yang kadang-kadang disebut dengan generator sinkron atau alternator adalah sebuah peralatan listrik yang berfungsi untuk mengubah energi gerak (mekanis) menjadi energi listrik AC

dimana kecepatan putaran medan dan kecepatan putaran rotornya sama atau tidak ada slip. Kumparan medan pada generator sinkron terletak pada rotornya sedangkan kumparan jangkarnya terletak pada stator.

Gambar 2. Rotor kutub sepatu untuk generator sinkron kepesatan rendah

● Rotor tipe silinder Gambar 1 generator sinkron pada PLTA jelok

Prinsip kerja generator sinkron adalah menggunakan prinsip induksi elektromagnetik dimana disini 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.

Generator kepesatan tinggi atau tipe turbo mempunyai rotor silinder seperti yang ditunjukkan dalam gambar 3. Rotor yang ditunjukkan pada gambar 2 dirancang untuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksi silinder penting dalam mesin kepesatan tinggi karena tipe kutub sepatu sukar dibuat untuk menahan tekanan pada kepesatan tinggi. Generator sinkron dengan konstruksi rotor silinder digerakkan oleh turbin uap atau gas.

2.2 Konstruksi Generator Sinkron Dalam semua generator bolak-balik medan diletakkan pada bagian yang berputar atau rotor, dan lilitan jangkar pada bagian yang diam atau stator dari mesin. Medan yang berputar dicatu/dieksitasi dengan arus searah melalui cincin slip dan sikatsikat, atau melalui hubungan kabel langsung antara medan dan penyearah yang berputar jika digunakan sistem eksitasi tanpa sikat-sikat (brushless). Ada dua jenis yang berbeda dari struktur medan generator sinkron, yaitu tipe kutub-sepatu (salient) dan silinder. ● Rotor tipe kutub-sepatu Generator kepesatan 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 2.

Gambar 3. Rotor tipe silinder untuk generator sinkron 3000 rpm

2.3 Memparalelkan Generator Sebelum dua generator sinkron diparalelkan harus dipenuhi beberapa syarat – syarat berikut ini: 1. Urutan fasanya harus sama 2. Tegangan terminalnya harus sama 3. Tegangannya harus sefase 4. Frekuensinya harus sama Jika dua generator beroperasi dan persyaratan ini dipenuhi maka dikatakan dalam keadaan sinkron. 2.4 Ayunan (Swing) Generator sinkron yang bekerja paralel mempunyai kecenderungan untuk berayun (swing). Jika kopel penggerak yang dikenakan pada generator berdenyut, seperti yang dihasilkan oleh mesin diesel, rotor generator dapat tertarik maju atau mundur secara periodik

dari posisi normalnya ketika berputar. Aksi osilasi ini dinamakan ayunan atau hunting. Daya osilasi ini menjadi kumulatif dan cukup kuat untuk menyebabkan generator menjadi tak sinkron. III. ISI 3.1 Sistem Isolasi Lilitan Rotor dan Stator Sistem isolasi generator menggabungkan beberapa material berbeda untuk memproteksi lilitan medan dan lilitan stator, sehingga bagian utama sistem melibatkan banyak pengujian untuk mendapatkan batasan – batasan isolasi.

Gambar 4. Sistem isolasi pada lilitan stator Generator

Gambar 5. Sistem isolasi pada lilitan rotor Generator

Fungsi utama isolasi adalah membatasi tegangan pada isolasi, jika tegangan yang berlebihan diterapkan pada lilitan, stress tegangan akan mengakibatkan pemanasan pada isolasi dan dapat mengakibatkan kerusakan . 3.2 Pengujian Rotor dan Stator Ada beberapa pengujian pada sistem isolasi untuk mengevaluasi kekuatan dielektrik untuk menjamin keandalan. Perbedaan dari satu pengujian ke pengujian yang lain adalah perbedaan level tegangan yang diterapkan, pengukuran dan penunjukkan hasil. Secara garis besar pengujian rotor dan stator pada generator dibagi atas dua kategori yaitu Proof test dan Analytical test.

3.2.1 Proof Test Proof test yaitu pengujian yang menggunakan level tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan kerja. Argumen yang sering digunakan dalam pengujian tegangan lebih adalah mungkin akan menimbulkan breakdown pada lilitan. 3.2.2 Analytical Test Analytical test yaitu pengujian dengan menggunakan level tegangan yang biasanya dibawah tegangan kerja. Beberapa diantaranya jenis – jenis analytical test adalah sebagai berikut : a. Hight potensial test b. Insulation Resistance Test / Megger Test c. DC Leakage d. Dissipation Factord e. Balancing Voltage Rotor Test f. Tahanan Dalam (Rd) Rotor g. Partial Discharge Test 3.3 Ulasan Pengujian 3.3.1 High Potensial Test High Potensial Test atau Hi-Pot Test paling umum diterapkan pada lilitan stator generator untuk mencari kerusakan pada lilitan. Pengujian ini merupakan pengujian yang dimaksudkan untuk memperkirakan kekuatan dielektrik isolasi dari lilitan stator generator. Prinsip kerja pengujian ini adalah jika ada kerusakan isolasi yang cukup besar, tegangan yang cukup besar diterapkan pada lilitan maka akan mengakibatkan breakdown pada isolasi tersebut, pengujian ini jarang dilakukan karena sifatnya merusak sehingga perlu melilit ulang rotor atau stator jika terjadi breakdown. High Potensial Test dapat diklasifikasikan dalam tiga kategori : 3.3.1.1 AC High Potensial Test AC High Potensial Test /AC Hi-Pot Test atau pengujian tegangan 50/60 hertz adalah pengujian dengan menggunakan tegangan pengujian normal 50/60 hertz. Tegangan yang diterapkan dalam pengujian AC Hi-Pot Test adalah sebesar satu setengah kali dari tegangan line-toline RMS generator (1,5E) untuk

keserasian dengan peralatan dan setelah penggantian kumparan atau bar dipasang, sedangkan pada saat sebelum penggantian kumparan dipasang adalah sebesar 1,5 E + 2000. 3.3.1.2 Very-Low-Frequency Test Voltage Very-Low-Frequency Test Voltage atau VLF Test Voltage adalah pengujian dengan menggunakan tegangan frekuensi 0.1 hertz. Tegangan pada pengujian 0,1 hertz harus 15% lebih besar daripada nilai RMS tegangan pada pengujian AC Hi-Pot Test.

Alat yang digunakan dalam megger adalah Metriso 5000A dengan tegangan yang diterapkan untuk megger stator sebesar 5000 Volt DC sedangkan dalam megger rotor tegangan yang diterapkan adalah 500 Volt DC karena melihat kemampuan rotor untuk menahan tegangan. Tabel 2 Pengujian Tahanan Isolasi Sebelum dan Sesudah

3.3.1.3 DC High Potensial Test Pada Hi-Pot Test selain dengan menggunakan tegangan AC juga dapat dengan menggunakan tegangan DC atau biasa disebut dengan DC Hi-Pot Test. Peralatan yang digunakan pada pengujian DC adalah lebih kecil daripada peralatan pengujian AC Hi-Pot Test disebabkan oleh KVA yang dibutuhkan lilitan sangat kecil selama pengujian.. 3.3.2 Insulation Resistance Test Insulation Resistance Test/Megger Test merupakan pengujian yang paling mudah dan sederhana untuk menentukan kemampuan isolasi. Megger Test ini dilakukan pada rotor dan stator generator, selain itu juga dapat diterapkan pada semua mesin atau lilitan. Peralatan yang digunakan untuk pengujian ini disebut Mega Ohm Meter atau Megger Tester atau Megger saja. Besarnya Polarization Index (IP) dapat dirumuskan sebagai berikut :

Tabel 1 Tegangan DC yang diterapkan untuk pengujian megger berdasarkan tegangan kerja lilitan.

Dari data yang didapat sebelum dan sesudah pemeliharaan generator dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan tahanan isolasi dan setelah pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa keadaan isolasi generator dalam kondisi baik karena batas minimum yang dikehendaki sebesar 1 MΩ dan hasil tersebut didapatkan dari rumus :
 =

   

Dimana ; R10 menit : Resistansi pengukuran pada menit ke-10 ( MΩ } R1 menit : Resistansi pengukuran pada menit pertama ( MΩ } Hasil Perhitungan indeks polaritas yang didapatkan :  , ● Phasa U – Ground = IP = = = 

1,11  ● Phasa V – Ground = IP = =  1,09  ● Phasa W- Ground = IP =  = 1,09

, , ,

, ,

= =



,

● Phasa U – Phasa V = IP = = =   1,06  , ● Phasa V – Phasa W = IP = =   =1,29  , ● Phasa W – Phasa U = IP = = =   1,14 Dari perhitungan didapat hasil indeks polaritas seperti diatas dapat dilihat dari perhitungan tersebut, bahwa hasil indeks polaritas dari standart yang ditetapkan oleh PLN termasuk kondisi yang kurang baik namun karena generator ini dioperasikan pada PLTA yang dapat diketahui lingkungan yang sangat lembab maka pada indeks polaritas yang sudah bernilai 1 sudah dianggap baik karena faktor kelembapan tadi yang membuat standart itu dapat dianggap baik 3.3.2.1 Megger Stator Secara garis besar megger stator sendiri dibagi menjadi dua yaitu megger fasa ke fasa dan fasa ke ground. Berikut adalah rangkaian megger stator :

Gambar 6 Rangkaian megger stator fasa – ground

Gambar.7 Rangkaian megger stator fasa – fasa Dalam pengukuran megger stator tidak hanya dilakukan sekali saja, pengukuran megger stator tesebut dilakukan berdasarkan tahapan dan waktunya adalah sebagai berikut yaitu : ● Megger awal stator

● Megger stator sebelum penambahan resin ● Megger stator setelah penambahan resin ● Megger stator sebelum divarnis ● Megger stator setelah rotor dimasukkan ● Megger stator sebelum busbar di connect 3.3.2.2 Megger Rotor Pada Megger rotor tegangan yang dikenakan tidak boleh besar karena akan merusak isolasi pada rotor, karena tegangan yang dapat ditahan rotor terbatas menyesuaikan tegangan eksitasinya. Pada megger rotor ini digunakan tegangan sebesar 500 V DC.

Gambar 8 Rangkaian Megger rotor Tabel 3 Pengujian tahanan isolasi sebelum dan sesudah pada rotor

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa tahanan isolasi sebelum dan setelah General Inspection mengalami kenaikan tahanan isolasi standart yang ditentukan adalah sebesar 1KV namun tahanan pada rotor – ground masih belum sesuai standart akan tetapi kondisi tahanan isolasi rotor pada generator dalam kondisi baik karena tahanan isolasi yang lainnya telah memenuhi standart yang telah ditentukan sebesar 1KV. 3.3.3 DC Leakage DC Leakage adalah tipe pengukuran lain untuk menentukan resistansi isolasi. Ini diperoleh dengan pengujian dengan set tegangan yang berubah - ubah dimana tegangan yang diterapkan pada isolasi dinaikkan secara

bertahap dan arus bocor yang melewati isolasi diukur pada masing – masing tegangan Dimana, VDC maksimum : Tegangan dc maksimum pada pengujian dc leakage VAC rms : Tegangan RMS generator 3.3.4 Dissipation Factor

Gambar 9 Rangkaian dielektrik dasar.

Pengukuran ini juga biasa disebut power factor atau tan delta dan merupakan parameter untuk memperlihatkan efisiensi isolasi. Pengujian tan delta dilakukan pada lilitan stator. disimulasikan adalah sistem isolasi yang meliputi dua elektroda, konduktor tembaga tegangan tinggi dan inti besi stator. Faktor daya adalah cos ϕ, sudut antara tegangan yang diterapkan dan total arus. mengetahui kesetidaktimbangan antar fasa/kutup. Masalah yang timbul biasanya adalah hubung singkat dengan rotor, hubung singkat diantara lilitan baik antara fasa yang sama atau berbeda, dan lepas atau rusaknya koneksi lilitan. 3.3.7 Partial Discharge Test Partial Discharge Test atau PD test telah dipakai untuk mengukur kualitas isolasi, dan kadang – kadang untuk mendeteksi penurunan isolasi yang terjadi pada peralatan tegangan tinggi.

Gambar 10 Arus pengisian total 3.3.5 Balancing Voltage Rotor Test Sebelum melakukan balancing voltage rotor test maka dilakukan dahulu pengukuran Impedansi Karakteristik Rotor untuk menentukan kelinearan impedansi rotor apabila diterapkan tegangan baik dengan pengujian tegangan naik maupun tegangan turun dengan tegangan AC sampai dengan tegangan yang akan diterapkan pada pengujian balancing tegangan rotor.

Gambar 11 Rangkaian pengukuran impedansi karakteristik.

3.3.6 Tahanan Dalam (Rd) Rotor Pengujian tahanan dalam atau coil resistance test adalah pengujian untuk

BAB VI PENUTUP 5.1 Kesimpulan 1. PT. Indonesia Power membangkitkan energi listrik dengan Unit Pembangkit Listrik Tenaga Air ( PLTA ) 2. Pembangkit Listrik Tenaga Air Jelok membangkit kan listrik sebesar 16 MW Terdiri dari 4 unit setiap unitnya menghasilkan sebesar 4 MW 3. Komponen Utama Pembangkit Listrik tenaga air 1. Turbin 2. Generator Sinkron 3. Sumber Air 4. Macam – macam pengujian rotor dan stator dalam pemeliharaan generator sinkron adalah sebagai berikut: a. High Potensial Test b. Insulation Resistance c. DC Leakage d. Dissipation Factor e. Balancing Voltage Rotor Test

f. Tahanan Dalam (Rd) Rotor g. Partial Discharge Test 5.2 Saran 1. Untuk menghindari masalah - masalah kerusakan sistem isolasi maka seharusnya dilakukan pemeliharaan secara berkala terhadap semua komponen dari sistem isolasi sehingga kita dapat mencegah masalah - masalah tersebut sebelum terjadi. 2. Kerja sama dengan lingkungan akademis agar lebih ditingkatkan, dengan mengadakan berbagai macam kegiatan yang bias bermanfaat bagi mahasiswa pada khususnya dan dunia kerja pada umumnya. DAFTAR PUSTAKA [1] C. Stone. Greg, “Recent Important Changes in IEEE Motor and Generator Winding Insulation Diagnostic Testing Standards”, IEEE Fellow, Iris Power Engineering, 1 Westside Drive Unit 2 Toronto, Canada, PCIC – XX, 2004. [2] Lister,“Mesin dan Rangkaian Listrik”, Edisi keenam, Erlangga, Jakarta, 1993. [3] Marsudi, Ir. Djiteng, “Pembangkitan Energi Listrik”, Erlangga, Jakarta, 2005. [4] Theraja. BL, “Electrical Technology Volume II”, S. Chand & Company LTD, Ram Nagar, New Delhi, 1994. [5] www.indonesiapower.co.id BIODATA Nama : Herda Dwi Cahyanova Nim : L2F008132 Riwayat pendidikan : TK Aissiyah 35 jakarta, SDN 04 Cipedak Jakarta, SLTPN 131 Jakarta , SMU SULUH Jakarta , dan sekarang sedang melaksakan program strata satu Teknik Elektro Universitas Diponegoro Semarang