BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Meskipun generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada didalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air didalamnya. Sumber energi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin angin, energi surya, udara yang dimampatkan, tau energy yang lainnya.
Sistem pembangkit 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 factor 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 tunggsl 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 tersebutdioperasikan secara parallel antar generator atau parallel generator dengan sumber pasokan lain yang lenih besar misalnya dari PLN,sehingga diperlukan pula alat-alat pembagi daya listrik untuk mencegah adanya sumber tenaga listrik terutama generator yang bekerja parallel mengalami beban lebih mendahului yang lainnya. Apabila suatu generator yang bekerja secara generator mengalami gangguan, maka generator tersebut dihentikan, dengan demikian daya lsitrik total yang dibangkitkan dari generator tersebut menjadi berkurang. Dalam pengoperasian generator yang bekerja parallel, diperlukan suatu alat pengontrolan yang baik sehingga kontinuitas pelayanan dapat tercapai.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana system kerja dari sinkronisasi generator?
2. Apa dampak kinerja output system?
3. Bagaimana system proteksi sinkronisasi generator?
1.3 Tujuan
1. Mengetahui lebuh lanjut tentang cara sinkronisasi generator
2.Mengetahui dampak-dampak didalam sinkronisasi generator
3.Mengetahui system proteksi di dalam sinkronisasi generator.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Sinkronisasi Pembangkit
Sinkronisasi adalah suatu cara untuk menghubungkan dua sumber atau beban Arus Bolak-Balik (AC). Sumber AC tersebut antara lain generator dan beban adalah transformer yang akan digabungkan atau diparalel dengan tujuan untuk meningkatkan keandalan dan kapasitas sistem tenaga listrik, seperti telah dijelaskan pada artikel "metode paralel generator sinkron".
Pada gambar dibawah ini diperlihatkan 2 buah generator pada satu busbar, generator #1 dalam keadaan terbuka dan akan diparalel atau disinkronkan ke busbar dimana generator #2 telah masuk (telah sinkron dengan jaringan/busbar).
Gambar 1. Generator dalam Satu Busbar
Untuk dapat terjadi proses sinkronisasi generator #1 ke busbar, maka dibutuhkan parameter yang harus terpenuhi oleh generator #1, yaitu:
1. Nilai Tegangan yang sama antara tegangan Generator #1 dengan tegangan busbar.
2. Nilai Frekuensi yang sama antara Generator #1 dan busbar, di Indonesia digunakan frekuensi 50 Hz.
3. Sudut phase yang sama, vector sudut phase dari generator #1 harus sama dengan vector sudut phase pada busbar.
4. Phase Sequence yang sama, terminal RST generator #1 harus dihubungkan dengan terminal RST busbar.
2.2 Jenis Sinkronisasi
Seperti telah dijelaskan diawal, bahwa sinkronisasi adalah proses untuk menyamakan tegangan, frekuensi, sudut phase dan sequence phase antara 2 sumber daya AC. Maka berdasarkan arah atau susunan peralatan pada sistem tenaga listrik, sinkronisasi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:
Forward Synchronization (sinkronisasi maju), yaitu proses sinkronisasi generator kedalam sistem atau busbar.
Gb 2. Forward Synchronization
Revers synchronization (sinkronisasi terbalik), biasanya terjadi pada sistem tenaga listrik disuatu pabrik, dimana suatu jaringan suplai akan digabungkan kedalam suatu jaringan sistem atau busbar yang ada. Pada kondisi ini tidak dimungkinkan untuk mengatur parameter sinkron pada sisi incoming (jaringan yang akan disinkronkan), yang terpenting CB (PMT) dari beban-beban pada jaringan suplai (grid supply) dalam keadaan terbuka.
Gambar 3. Revers sinkronisasi
2.3 Peralatan Instrumentasi Untuk Proses Sinkronisasi
2.3.1 Double Voltmeter
Adalah voltmeter dengan tampilan 2 pengukuran tegangan yaitu tegangan dari peralatan yang akan disinkron (generator) dan tegangan sistem yang bekerja simultan.
Gambar 4. Double Voltmeter
2.3.2 Double Frequency Meter
Menampilkan nilai frekuensi dari kedua sumber AC.
Gambar 5. Double Frequency Meter
2.3.3 Synchroscope
Alat yang digunakan untuk mengetahui sudut phase dari kedua sumber. Terdiri dari jarum berputar (rotating pointer), jika jarum berputar tersebut berada pada posisi tepat di jam 12, maka sudut phase dari kedua sumber sama dengan nol dan dapat dikatakan kedua sumber "sefase", dalam sudut phase yang sama.
Gambar 6. Synchroscope
2.3.4 Phase Squence Indikator
Alat ini sama dengan yang digunakan untuk mengetahui sequence phase dari motor induksi. Dilengkapi dengan jarum berputar (rotating pointer), jika jarum berputar searah jarum jam, maka dapat dikatakan memiliki sequence positif RST dan jika berputar sebaliknya ber-sequence negative atau RTS. Namun biasanya peralatan Phase Sequence tidak diikut sertakan di panel sinkron.
Gambar 7. Phase Sequence Indikator
2.4 Syarat-Syarat Proses Sinkronisasi
Sinkronisasi atau menghubungkan parallel atau sejajar perlu dipenuhi tiga syarat untuk tegangan system-sistem yang akan diparalelkan yaitu :
1. Harus adanya amplitude tegangan yang sama
Dengan adanya tegangan kerja yang sama diharapkan pada saat diparalelkan dengan beban kosong power factornya
a. Dengan power actor 1 berarti tegangan antara 2 generator presisi sama, jika 2 sumber tegangan itu berasal dari sumber yang sifatnya statis misalnya dari battery atau transformator, maka tidak ada arus antar keduanya.namun karena dua sumber merupakan sumber tegangan yang dinamis (generator) maka power faktornya akan terjadi deviasi naik turun secara periodic bergantian dan berlawanan. Hal ini terjadi karena adanya sedikit perbedaan sudut phasa yang sesekali bergeser karena factor gerak dinamis dari penggerak.
b. Mempunyai keceptan putar 1501 maka terdapat selisih 1 putaran / menit dengan perhitungan 1/1500 x 360 derajat, maka terdapat beda pasa 0.24 derajat dan jika dihitung selisih tegangan sebesar cos phi 0.24 derajat x tegangan nominal (400 v) dan selisihnya sekitar V dan selisih tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus sirkulasi antara 2 buah generator tersebut dan sifatnya tarik menarik dan itu tidak membahayakan. Pada saat dibebani bersama sama maka power factor nya kakan relative sama sesuai dengan power factor beban. Memang sebaliknya dan idealnya masing-masing generator menunjukan power factor yang sama. Namun jika terjadi power factor yang berbeda dengan selisih yang tidak terlalu banyak maka tidak terjadi apa-apa, akibatnya salah satu generator yang mempunyai nilai power. Factor rendah akan mempunyai nilai arus yang lebih sedikit tinggi, yang terpenting adalah memperhatikan arus nominalnya dan daya nominal pada generator.
2. Frekuensi harus sama
Didalam dunia industri dikenal dua buah system frekuensi yaitu 50 Hz dan 60 Hz. Dalam operasionalnya sebuah generator bisa saja mempunyai frekuensi yang fluktiasi Karena factor-faktor tertentu. Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang membatasi frekuensi pada minimal 48.5 Hz dan maksimal 51.5 Hz. Namun pada generator pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 Hz sebagai overspeed. Pada saat hendak parallel dua buah generator tentu tidak mempunyai frekuensi yang sama persis. Jika generator mempunyai frekuensi yang sama persis maka generator tidak akan bisa parallel karena sudut phasanya belum sesuai, salah satu harus dikurangi sedikit atau dilebihi sedikit untuk mendapatkan sudut phasa yang tepat. Setelah dapat disinkronkan dan berhasil sinkron baru kedua generator mempunyai frekuensi yang sama-sama persis.
3. Sefasa
Merupakan arah putaran dari sepahasa. Arah urutan ini dalam dunia industri dikenal dengan nama CW(clock wise) yang artinya searah jarum jam dan CCW (counter clock wise) yang artinya berlawanan arah jarum jam.
4. Mempunyai sudut phase yang sama
Merupakan kedua phasa dari generator mempunyai sudut phasa yang berhimpit sama atau 0 derajat. Dalam kenyataanya tidak memungkinkan mempunyai sudut yang berhimpit karena genset yang berputar meskipun dilihat dari parameternya mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan synchronopose pasti bergerak dengan labil.
Bilamana salah satu syarat tidak terpenuhi maka antara kedua system yang diparalelkan akan terjai selisih-selisih tegangan yang dapat menyebabkan arus-arus yang cukup besar sehingga dapat menimbulkan kerusakan-kerusakan pada mesin. Dalam praktek ada suatu alat yang dapat mengecek ketiga syarat tersebut diatas disebut sinkronoskop. Diantara sinkronoskop lampu, pengukur volt nol, dan osilograf electron yang dapat dipergunakan sebagai sinkronoskop.
2.5 Proses Sinkronisasi
Prosedure untuk melakukan proses sinkronisasi dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Hidupkan synchronizing switch untuk memulai proses parallel
a. Untuk proses parallel secara manual
Synchronizing switch diposisikan pada manual
b. Untuk proses paralle secara otomatis
Synchronizing switch diposisikan pada posisi auto
2. Mengatur voltage adjuster untuk menyamakan tegangan line dengan generator sambil mengatur diff. voltage meter.
3. Mengatur speed adjuster utnuk menyamakan frekuensi line dengan generator sambil mengamati synchronizing meter sampai bergerak searah jarum jam dengan putaran lambat 0.2 Hz atau (1 putaran dalam 5 detik).
a. Jika dilkukan dengan manual, maka pada saat jarum sinkron berada pada posisi 5 sampai dengan 10 derajat sebelum mencapai titik puncak (posisi jam 12) dengan menggerakkan tuas CB pada posisi ON untuk melakukan parallel
b. Jika dilakukan secara automatic, maka proses sinkronisasi akan bekerja sendiri.
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Dalam menjalankan atau memberikan supply listrik yang besar maka tidak cukup jika hanya dipenuhi oleh sebuah generator saja, oleh karena itu diperlukan beberapa generator, yang kerjanya dihubungkan dengan generator lainnya atau dihubungkan secara parallel, dan juga digabungkan dengan pembangkit listrik yang memiliki supply listrik yang besar. Seperti sebuah gardu menyimpan PLN. Maka untuk itu alat pembagi daya harus ada pada sebuah generator parallel, generator yang satu dengan yang lain tidak terjadi kesetimbangan beban daya. Karena apabila tidak ada keseimbangan daya pada generator yang satu dengan yang lain maka akibatnya mesin generator akan cepet rusak.
3.2 Saran
Kebutuhan akan energi sangatlah banyak, dikarenakan disetiap manusia dimuka bumi sangatlah bergantung pada apa yang namanya listrik, dan untuk itu alangkah baiknya dalam memenuhi kebutuhan energi ini, diharapkan manusia juga memikirkan untuk mencari energi alternatif, untuk cadangan dari energi yang ada pada ssat ini. Karena yang kita ketahui bersama bahwa dalam pemenuhannya, kita harus mengorbankan energi lainnya yang bisa merusak bumi. Seperti bahan bakar fosil dan gas yang jumlahnya terbatas dan akan habis, namun untuk ketersedian kembalinya membutuhkan waktu yang lama.
