PENGGUNAAN REVERSE POWER RELAY PADA SISTEM SINKRONISASI GENERATOR SINKRON UNIT 5 PLTG PAYA PASIR LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi
Oleh RUTH ELISYAH MARGARETTHA SIANIPAR 1005051042 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
INTISARI Dalam penggunaannya, generator bisa juga bekerja paralel dengan generator lainnya. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan daya listrik yang lebih besar. Karena bekerja secara paralel, maka ada kemungkinan generator dialiri arus oleh generator lainnya. Kerusakan generator akan sangat mengganggu jalannya operasi sistem tenaga listrik. Jika penggerak mula suatu generator yang bekerja paralel mengalami gangguan maka dapat menimbulkan terjadinya aliran daya balik dari generator lain ke generator tersebut. Aliran daya seperti ini disebut dengan daya balik. Jika daya balik tersebut dibiarkan dapat menyebabkan generator akan berubah fungsi menjadi motor. Untuk mendeteksi dan mengamankan adanya daya balik tersebut maka digunakan rele daya balik atau reverse power relay.
Kata kunci : Generator sinkron, paralel, rele daya balik
ABSTRACT In its use, generator usually work parallel with the others.. This matter aims to get larger ones electricity. Because working parallelly, there is possibility of generator is emited the current by other generator. Damage of generator will bother the way electric power system operation. If a generator prime movers are working parallel interrupted it can lead to a reverse power flow from one generator to another. This power flow is called the power behind. If the power is left behind, it can cause the generator functionally changed into a motor.To detect and protect the presence of that power behind then used the reverse power relay.
Keyword : sinchrone generator, parallel, reverse power relay
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah-Nya telah memberikan pengetahuan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “ PENGGUNAAN REVERSE POWER
RELAY
PADA
SISTEM
SINKRONISASI
GENERATOR
SINKRON UNIT 5 PLTG PAYA PASIR” disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, penulis menemukan hambatan dan tantangan. Namun berkat bantuan dari semua pihak, penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini, oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T, M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ir. Gidion Sembiring, M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin
Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. 3. Ir.Isman Harianda, M.T selaku Ketua Program Studi Teknik Konversi
Energi Politeknik Negeri Medan. 4. Ir. Harianus Tarigan, MT, selaku Wali Kelas EN-6A yang telah
memberikan motivasi dan nasehat kepada penulis. 5. Ir. Burhanuddin Tarigan, MT, selaku Dosen Pembimbing dalam
Penyusunan Laporan Tugas Akhir ini, serta motivasi dan nasehat yang diberikan kepada penulis. 6. Bapak dan Ibu staf pengajar di Jurusan Teknik Mesin, khususnya
Dosen Program Studi Teknik Konversi Energi yang telah memberikan ilmunya kepada penulis di Politeknik Negeri Medan. Terimakasih atas semua bimbingan, nasehat serta didikan yang Bapak/Ibu berikan kepada penulis selama dalam pengajaran.
7. Teman-teman satu PKL Charis Nteger Solin, Ebsan simamora, Fenny
W Saragih, Saleh Mangatas Sihombing, terima kasih kerja samanya saat PKL. 8. Bapak Posma Situmeang, Bapak Riko santosa, Bapak Parsaoran
Simangunsong, Bapak Syafruddin Nasution, Bang Sarasi Pasi, Bang Fajar, Bang Kamsir, Kak Bunga, dan Kak Vina, yang telah memberikan bimbingan serta motivasi selama PKL dan proses pembuatan Tugas Akhir ini. 9. Secara khusus penulis ucapkan kepada kedua orang tua tercinta
Ayahanda Eben Ezer Sianipar Ibunda Hanna Halrida Br Purba yang telah berjuang untuk membimbing dan memberi dorongan moril dan materil serta buat semua doa-doanya selama ini kepada penulis. 10. Kepada adik – adik penulis, Lasmaria Ulan Sari Sianipar, Desy Ita
Purnama Sari Sianipar, Frans Ephipanias Sianipar, dan Douglas Cavin Marthin Sianipar, yang selalu memberikan semangat kepada penulis. 11. Untuk Rony Kristian Silaen, Ebsan Simamora, Dimas Izzat Hamdany,
Rakhmat
Fauzan
Siregar,
Rizki
Afnimaisya,
Widia
Wardah
Husnannissa, temen-temen yang sering kumpul bareng untuk mengerjakan laporan Lab dan Tugas Akhir, terimakasih untuk lelucon dan kenangan yang tidak terlupakan. 12. Untuk teman – teman kos, Novia, Juni, Rebecca, Yeni, Febri, Marissa,
Indah, Dias, Kak Yulia, Kak Rika, Kak Alun, dan si Mem, yang memberikan dukungan moril kepada penulis. 13. Teman-teman seperjuangan di kelas EN-6A angkatan 2010 terimakasih
untuk semua kenangan selama berkuliah di kampus POLMED tercinta. 14. Rekan – rekan mahasiswa kelas EN-6A Teknik Konversi Energi 2010
dan semua teman – teman mahasiswa Teknik Konversi Energi 2010. 15. Semua pihak yang telah membantu penulis baik dukungan materil,
moril, semangat dan dukungan doanya untuk penulis.
Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi pembaca. Terima kasih.
Medan, Agustus 2013
Penulis,
Ruth Elisyah M Sianipar NIM. 1005051042
DAFTAR ISI JUDUL ............................................................................................................... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ...................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. iii LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iv INTISARI. ......................................................................................................... v ABSTRACT. ...................................................................................................... vi KATA PENGANTAR. ...................................................................................... vii DAFTAR ISI.. .................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR. ........................................................................................ xi DAFTAR TABEL . ........................................................................................... xii BAB I
PENDAHULUAN ........................................................................... 1 A.Latar Belakang .......................................................................... 1 B.Batasan Masalah ........................................................................ 2 C.Tujuan ....................................................................................... 2 D.Manfaat ..................................................................................... 2 E.Teknik Pengumpulan Data......................................................... 3
BAB II
DASAR TEORI .............................................................................. 4 A.Generator Sinkron ..................................................................... 4 1.Pengertian Generator Sinkron ............................................... 4 2.Konstruksi Generator Sinkron ............................................... 4 3.Prinsip Kerja Generator Sinkron ............................................ 14 4. Kecepatan Putar Generator Sinkron .................................... . 17 B. Sistem Sinkronisasi ................................................................. 17 1. Syarat – syarat Memparalelkan Generator .......................... . 18 2. Metode Memparalel Generator ............................................ 20 3. Peralatan Instrumentasi untuk Proses Sinkronisasi .............. 24 C. Sistem Proteksi.......................................................................... 26 1. Sistem Rele Proteksi Generator............................................. .27
2. Klasifikasi Rele Proteksi Generator ...................................... .29 BAB III
HASIL PENGUMPULAN DATA ............................................... .31 A. Pengambilan Data .................................................................... 31 B. Proteksi Reverse Power Relay ................................................. 31 C. Batas Daya Motoring yang Harus Diamankan Berdasarkan Jenis Penggerak Mula (Prime Mover)
BAB IV
............................................ 33
PEMBAHASAN ............................................................................ 36 A. Penggunaan Reverse Power Relay pada Generator di Unit 5 PLTG Paya Pasir ................................................................................... 36
BAB V
PENUTUP ....................................................................................... 38 A. Simpulan ...................................................................................... 38 B. Saran... ......................................................................................... 38
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Penguatan Generator DC “Pilot Exciter”………………………… . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
Gambar 2. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Sistem Penguatan “Brushless Exciter System”.......................................................................................................
6
Gambar 3. Bentuk Rotor kutub silinder ………………………….......................... 6 Gambar 4. Bentuk Rotor kutub menonjol.………………………………………... 7 Gambar 5. Inti Stator dan Alur pada Stator ……………………. . . . . . . . . . . . .
7
Gambar 6. Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa . . . . . . . . . . . . . . . .
8
Gambar 7. Urutan fasa ABC……………………………………………………… 9 Gambar 8. Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa ......................... 10 Gambar 9. Diagram Phasor dari Tegangan Induksi Lilitan .................................... 11 Gambar 10 . Total GGL Et dari Tiga GGL Sinusoidal............................................ 12 Gambar 11. Kisar Kumparan………………………………………………………12 Gambar 12. Vektor Tegangan Lilitan ……………………………………............. 13 Gambar 13. Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang dibangkitkan.…………………............................................................................... 15 Gambar 14. Dua Buah Generator Sinkron …………………................................ 18 Gambar 15. Rangkaian Paralel Generator ............................................................. 21 Gambar 16. a,b dan c. Rangkaian Lampu Berputar ............................................... 23 Gambar 17. Synchroscope ..................................................................................... 23 Gambar 18. Double Voltmeter................................................................................ 24 Gambar 19. Double Frequency Meter ................................................................... 25 Gambar 20. Synchroscope ..................................................................................... 25 Gambar 21. Phase Sequence Indikator …………………………………………. 26 Gambar 22. Single line diagram rele daya balik .................................................... 33
DAFTAR TABEL Tabel 1. Macam – macam rele generator dan fungsinya ................................ 27 Tabel 2. Batas Daya Motoring ......................................................................... 33 Tabel 3. Data Generator dan rele pada Unit 5 PLTG paya Pasir ..................... 34
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Bagian hulu dari sistem tenaga listrik adalah generator yang terdapat dipusat listrik dan digerakkan oleh mesin penggerak mula (prime mover). Mesin penggerak dalam pusat listrik berkaitan erat dengan instalasi mekanis dan instalasi listrik dari pusat listrik. Generator sebagai sumber energi listrik dalam sistem perlu diamankan jangan sampai mengalami kerusakan. Karena, kerusakan generator akan sangat mengganggu jalannya operasi sistem tenaga listrik. Oleh karena itu, generator sedapat mungkin harus dilindungi terhadap semua gangguan yang dapat merusak generator. Besarnya tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator tergantung pada kapasitas daya yang dapat dibangkitkan oleh generator itu sendiri, sehingga apabila daya yang dibutuhkan melebihi kapasitas yang dimiliki generator maka perlu dilakukan paralel generator. Sehingga perlu disediakan dua atau lebih generator yang dioperasikan secara terus menerus secara bergiliran untuk menjaga kontinuitas pelayanan energi listrik apabila salah satu generator harus dihentikan baik untuk istirahat maupun untuk reparasi. Untuk starting paralel generator harus memperhatikan beberapa syarat agar antar generator satu dengan yang lainya dapat diparalelkan. Syarat yang harus dipenuhi yaitu tegangan sama, frekuensi sama, jumlah phasa sama, dan urutan phasa sama. Adapun beberapa metode untuk memparalelkan generator dengan menggunakan lampu sinkronoskop gelap-gelap, gelap – terang, dan terang - terang. Mengingat generator merupakan peralatan yang penting dan nilainya cukup mahal, maka diusahakan pengaruh gangguan dibatasi sampai sekecil mungkin. Antara lain dengan mendeteksi keadaan gangguan secara tepat dan mengisolasi mesin terhadap sistem yang sehat secara tepat. Jika penggerak mula suatu generator yang bekerja paralel mengalami gangguan maka dapat menimbulkan terjadinya aliran daya balik dari generator
lain ke generator tersebut. Aliran daya seperti ini disebut dengan daya balik. Jika daya balik tersebut dibiarkan dapat menyebabkan generator akan berubah fungsi menjadi motor. Untuk mendeteksi adanya daya balik tersebut maka digunakan rele daya balik atau reverse power relay. Adanya peristiwa daya balik yang menyebabkan generator berubah fungsi menjadi motor ini membuat penulis tertarik untuk membahas mengenai “ ANALISA PENGGUNAAN REVERSE POWER RELAY PADA SISTEM SINKRONISASI GENERATOR SINKRON UNIT 5 PLTG PAYA PASIR” sebagai judul tugas akhir.
B. Batasan Masalah Pada laporan tugas akhir analisa penggunaan Reverse Power Relay pada Sistem Sinkronisasi Generator Sinkron Unit 5 PLTG Paya Pasir ini penulis membatasi masalah yang akan dibahas yaitu : 1. Bagaimana sistem sinkronisasi generator sinkron unit 5 PLTG Paya Pasir? 2. Kenapa sinkronisasi itu diperlukan? 3. Bagaimana penggunaan reverse power relay pada generator di unit 5 PLTG Paya Pasir?
C. Tujuan Adapun tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Untuk mengetahui proteksi sistem sinkronisasi generator sinkron. 2. Untuk mengetahui sistem proteksi reverse power relay pada generator di unit 5 PLTG Paya Pasir.
D. Manfaat Adapun manfaat dari Laporan Tugas Akhir ini adalah : 1. Menambah pengetahuan dan wawasan tentang proteksi pada generator. 2. Menambah kepustakaan Politeknik Negeri Medan.
E. Teknik Pengumpulan Data Berbagai cara yang dilakukan penulis dalam pengumpulan data diantaranya : 1. Studi literature dengan mencari buku – buku yang ada di perpustakaan Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain yang berkaitan dengan tugas akhir ini. 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing maupun dengan pihak – pihak yang dapat membantu menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Website teknologi tepat guna dan website lainnya yang berhubungan dengan judul tugas akhir.
