Makalah Seminar

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Kemajuan teknologi semakin meningkat dengan pesat. Hal ini dapat

berakibat positif dan juga berakibat negatif seiring dengan kemampuan Sumber

Daya Manusia yang menggunakannya. Pekerjaan manusia senantiasa akan

semakin mudah dengan adanya kemajuan dan kecanggihan teknologi. Namun,

ironisnya kemajuan teknologi tersebut hanya akan terdapat di dunia industri,

sehingga terjadi kesenjangan antara kualifikasi tenaga kerja yang dihasilkan oleh

lembaga pendidikan dengan kebutuhan lapangan pekerjaan. Dominasi teknologi di

dunia industri inilah yang akan dicoba untuk diseimbangkan dengan dunia

pendidikan yang merupakan motor utama penghasil Sumber Daya Manusia yang

handal dan professional.

Perguruan Tinggi sebagai lembaga pendidikan formal yang bertugas

mempersiapkan dan mencetak sumber daya manusia yang handal dibidangnya

masing-masing, sudah selayaknya untuk senantiasa mengikuti perkembangan ilmu

pengetahuan dan teknologi. Dengan demikian tantangan yang dihadapi Perguruan

Tinggi tidak semata-mata menghasilkan sarjana atau ahli madya, akan tetapi harus

dapat mempertanggung jawabkan kualitas kinerjanya.

Dengan semakin majunya dunia teknologi tentunya diiringi dengan semakin

meningkatnya kebutuhan masyarakat akan energi listrik. Erat kaitannya dengan

hal tersebut PT. Indonesia Power selaku salah satu penyedia energi listrik yang

bekerjasama PT. PLN selaku pengelola energi listrik akan selalu berusaha

semaksimal mungkin untuk memberikan pelayanan terbaik dengan meningkatkan

pelayanan kualitas energi listrik.

Salah satu parameter kualitas energi listrik yang baik adalah rendahnya

prosentase gangguan listrik baik karena gangguan teknis maupun gangguan alam.

Untuk mempermudah koordinasi dalam melaksakan tugasnya guna memperbaiki

1

kinerjanya, PT. PLN membagi dirinya menjadi beberapa unit bisnis yang berdiri

sendiri-sendiri, dimana antar keduanya saling bekerja sama.

PT. Indonesia Power merupakan salah satu mitra PT. PLN dalam hal

pemenuhan energi listrik yang bergerak dalam bidang pembangkitan tenaga

listrik. PT. Indonesia Power merupakan perusahaan pembangkit tenaga listrik

terbesar di Indonesia dengan delapan unit bisnis pembangkitan utama beberapa

lokasi strategis dipulau Jawa dan Bali. Unit – unit bisnis pembangkit tersebut

adalah unit bisnis pembangkit suralaya, Priok, Saguling, Kamojang, Mrica,

Semarang, Perak & Grati dan bali serta satu unit jasa pemeliharaan yang berada di

jakarta.

PT. Indonesia Power khususnya Mrica yang mempunyai kapasitas sekitar

450 MW mempunyai tugas yang cukup besar dalam penyediaan energi listrik

yang disalurkan ke PLN, yang selanjutnya dapat kita nikmati hasilnya berupa

listrik. Atas dasar itulah saya melakukan praktik industri di PT. Indonesia Power

UBP Mrica, supaya lebih mengetahui bagaimana sebuah energi listrik dapat

dihasilkan dan supaya mengetahui bagaimana melakukan memanajemen listrik

yang baik.

PT. Indonesia Power selaku perusahaan yang menghasilkan energi listrik

yang memanfaatkan air waduk yang dialirkan ke turbin yang digunakan untuk

menjalankan generator, dari generator dihasilkan listrik yang kemudian dialirkan

ke transformator (trafo) untuk dinaikkan dayanya. Hal tersebut membuat hati saya

menjadi penasaran, sebetulnya proses yang terjadi sebenarnya itu seperti apa,

selain itu saya ingin mendapatkan ilmu yang lebih banyak dari proses yang terjadi

di PLTA tersebut. Atas dasar tersebut saya memilih Kerja Praktek di PT.

Indonesia Power UBP Mrica.

2

BAB II

PERMASALAHAN

2. Perumusan Masalah

Kerja Praktek diharapkan dapat memperoleh pengalaman dan ilmu

pengetahuan yang baru yang tidak didapat pada waktu dibangku perkuliahan,

sekaligus mencoba membandingkan teori yang didapat dibangku perkuliahan dan

pengetahuan yang telah diperoleh dengan kenyataan di lapangan. Disamping itu,

mahasiswa dapat mempelajari aspek-aspek kewirausahaan yang terkait dengan

industri yang ditempati, sehingga dapat membawa pengalaman praktik industrinya

ke dalam tugasnya setelah lulus.

Ketika penulis melaksanakan Kerja Praktek di PT. Indonesia Power UBP

Mrica. Jenis pekerjaan yang dilakukan pada saat pemeliharaan rutin itu cukup

banyak, diantaranya pemeliharaan generator, pemeliharaan trafo, cleaning pada

area sistem excitasi, pengecekkan tegangan battery, pengukuran berat jenis

elektrolit battery, pengecekan spillway, cleaning di sekitar area brush dan slip ring

generator yang rutin dilakukan saat pemeliharaan rutin harian, mingguan, maupun

bulanan.

Generator merupakan komponen utama dalam sistem pembangkitan. Tanpa

adanya generator, proses pembangkitan tidak akan berjalan. Generator yang non

PMG (Permanent Magnetic Generator) tidak bisa beroperasi bila tidak diberi

penguatan (excitasi) terlebih dahulu. Karena begitu pentingnya sistem excitasi di

sebuah pembangkitan, maka permasalahan yang dibahas adalah “Sistem Eksitasi

Pada Generator 13,8 KV PLTA Panglima Besar Soedirmanˮ.

3

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Sistem Eksitasi

Sistem Eksitasi adalah sistem penyaluran sumber DC sebagai penguatan

pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu

generator dapat menghasilkan energy listrik dengan besar tegangan keluaran

generator bergantung pada besarnya arus eksitasi. Sistem ini merupakan sistem

yang sangat vital pada proses pembangkitan listrik, sistem eksitasi ini dapat

dibedakan menjadi 2 macam, yaitu sistem eksitasi dengan menggunakan sikat

(brush excitation) dan sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation).

PLTA PBS merupakan PLTA dengan kapasitas terbesar di Jawa Tengah

yaitu sebesar 180,9 MW. Sistem Eksitasi pada PLTA PBS merupakan sistem yang

sangat penting karena generator utama pada PLTA PBS tidak akan menghasilkan

tegangan sesuai dengan kemampuan nominalnya apabila tidak di beri penguatan

atau eksitasi.

Sistem eksitasi yang digunakan pada generator utama PLTA PB Soedirman

adalah menggunakan sistem eksitasi statik, artinya saat putaran generator

mencapai 90% field flasing akan menutup bersamaan dengan PMT eksitasi

sehingga generator akan dicatu oleh battery 110 VDC. Setelah 5 detik, field

flasing akan lepas dan generator akan mulai menggunakan sistem eksitasi sendiri

dengan mengambil sebagian daya dari keluaran generator yang teganganya sudah

diturunkan oleh trafo eksitasi kemudian disearahkan menggunakan rectifier, lalu

AVR (Automatic Voltage Regulator) digunakan sebagai penstabil tegangannya.

Penerapan teknologi berbasis mikroprosesor telah diterapkan pada AVR,

alat ini akan berfungsi sebagai pendeteksi besarnya tegangan yang di hasilkan

oleh generator. Apabila tegangan yang di hasilkan generator tidak sama dengan

referensi, maka AVR akan memberi perintah pada gate thyristor untuk

4

mengurangi atau menambah eksitasi dan apabila terjadi gangguan terhadap AVR

dan tegangan real > 13,1 kV maka FCR (Field Current Regulator) yang akan

digunakan untuk penstabil tegangan. Tegangan normal untuk penguatan generator

PLTA PB Soedirman adalah 160 VDC dengan arus penguatannya sebesar 1170 A.

Hal tersebut dapat dibuktikan dengan melihat name plate generator PLTA PB

Soedirman.

3.2 Komponen Utama

Di dalam sistem eksitasi generator PLTA PBS, terdapat beberapa komponen

penting yang peranannya sangat berpengaruh terhadap hasil penguatan yang akan

diberikan ke rotor generator. Komponen eksitasi untuk masing-masing unit

generator pada PLTA PBS adalah :

1. Battery

2. Trafo Eksitasi

3. Konverter (Perubah tegangan AC - DC) / Rectifier (Penyearah)

4. AVR (Automatic Voltage Regulator)

5. FCR (Field Current Regulator)

6. Pemutus Tenaga (PMT)

7. Field flasing

8. Sikat Arang

3.2.1 Battery

Battery pada PLTA PBS berfungsi sebagai penguatan awal generator. Saat

generator pertama kali berputar dan putarannya sudah mencapai 90%, generator

akan melakukan penguatan awalnya sendiri dengan menggunakan sumber dari

battery 110 VDC.

5

Battery pada sistem eksitasi di PLTA PBS menggunakan battery Nikel-

Cadmiun Alkali yang tersusun secara seri sebanyak 86 buah. Tegangan total

battery sebesar 121 V, jadi setiap battery memiliki tegangan sekitar 1,4 Volt.

Kapasitas suatu battery adalah menyatakan besar arus listrik yang di alirkan

ke suatu rangkaian (beban), dalam jangka waktu tertentu (jam) untuk memberikan

tegangan tertentu pula. Kapasitas battery (Ah) dapat dinyatakan sebagai berikut.

C = Kapasitas battery (Ah)

I = Besar arus yang mengalir (Ampere)

t = Waktu (Jam)

Battery untuk sistem eksitasi ini mempunyai kapasitas hingga 235 Ah,

dengan waktu pengosongan selama 8 jam. Untuk pengisian battery menggunakan

rangkaian penyearah yang di hubungkan ke kutub kutub yang sama pada battery.

Sistem pengisian battery yang digunakan PLTA PB Soedirman adalah sistem

terapung (Floating System).

3.2.2 Trafo Eksitasi

Trafo eksitasi pada PLTA PBS merupakan transformator 3 phasa yang

tehubung segitiga – bintang, yaitu hubung bintang pada sisi primer dan hubung

segitiga pada sisi sekunder. Transformator ini merupakan transformator step down

yang menurunkan tegangan generator dari 13800 volt menjadi 335 volt.

6

Pemeliharaan trafo eksitasi harus dilakukan supaya trafo eksitasi lebih tahan

lama dan awet. Selain itu, pemeliharaan yang dilakukan secara teratur bertujuan

untuk mengurangi adanya gangguan-gangguan yang terjadi pada sistem eksitasi.

3.2.3 Konverter / Rectifier

Penyearah terkendali (controlled rectifier) atau sering juga disebut dengan

konverter merupakan rangkaian elektronika daya yang berfungsi untuk mengubah

tegangan sumber masukan arus bolak-balik dalam bentuk sinusoida menjadi

tegangan luaran dalam bentuk tegangan searah yang dapat diatur/ dikendalikan.

Pada PLTA PBS konverter yang digunakan ialah rangkaian konverter tiga fasa

gelombang penuh.

Konverter adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk

mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Rectifier ini sebenarnya adalah

rangkaian dari beberapa dioda dan komponen lainnya.

7

Konverter pada PLTA PBS berfungsi untuk menyearahkan tegangan AC

3 phasa yang dihasilkan generator menjadi tegangan DC yang kemudian akan

digunakan sebagai penguatan pada generator setelah putaran generator sudah

mencapai 90%. Hal tersebut terjadi karena saat putaran generator sudah mencapai

lebih dari 90%, generator sudah mampu melakukan penguatan sendiri tanpa

bantuan battery.

3.2.4 AVR (Automatic Voltage Regulator)

AVR (Automatic Voltage Regulator) pada PLTA PBS berfungsi untuk

menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan

mengeluarkan tegangan yang selalu stabil dan tidak terpengaruh pada perubahan

beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi

tegangan output generator.

Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan pada exciter.

Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan

generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan pada exciter. Dan juga

sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal

generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan pada exciter. Dengan

demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat

distabilkan oleh AVR secara otomatis karena AVR sudah dilengkapi dengan alat

pembatas penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.

8

3.2.5 FCR (Field Current Regulator)

Field Current Regulator atau FCR merupakan salah satu pengatur dari

sistem eksitasi yang digunakan apabila AVR tidak dapat di fungsikan karena

adanya gangguan atau apabila tegangan real < 13,1 kV. Dimana FCR ini memakai

arus sebagai referensi dalam pengaturannya.

Secara garis besar FCR mempunyai sistem kontrol yang selalu

menghubungkan antara generator dan FCR itu sendiri, seperti halnya pada lilitan

shunt yang dipasang trafo arus (CT) pada generator yang digunakan sebagai

detector arus yang mentransformasikan dari arus yg besar (primer) ke arus yg

kecil (sekunder) guna pengukuran atau poteksi dan terhubung dengan FCR.

Melalui kompensator arus selanjutnya arus medan yang diukur pada lilitan shunt

dan arus medan sesuai dengan referensi akan dibandingkan oleh FCR setelah itu

FCR mengirimkan sinyal ke Thyristor atau SCR sehingga dapat beroperasi untuk

mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) untuk penguat medan

pada rotor.

3.2.6 Pemutus Tenaga (PMT)

PMT pada sistem eksitasi berfungsi sebagai pintu masuknya sumber DC

yang akan disalurkan ke rotor generator. Saat generator mulai mencapai putaran

90%, generator mulai dapat melakukan eksitasi sendiri dari tegangan yang

dihasilkannya. Tegangan 13,8 KV diturunkan terlebih dahulu menjadi 335V oleh

trafo eksitasi kemudiaan disearahkan oleh rectifier. Setelah tegangan sudah diatur

oleh AVR dan sesuai, barulah PMT bekerja dan menyalurkan tegangan DC

tersebut menuju rotor generator.

9

3.2.7 Field Flasing

Pada beberapa kasus dimana konverter tidak mempunyai tegangan suplai

yang cukup saat start, maka diperlukan suplai arus yang kecil untuk beberapa saat

sehingga mampu menaikan tegangan konverter. Field flashing memberikan 5-

10% dari arus eksitasi saat tanpa beban kebelitan medan sampai tegangan mesin

cukup untuk mensuplai konverter. Untuk memberikan input ke konverter, proses

eksitasi dapat dilakukan secara otomatis maupun manual. Untuk memenuhi

persyaratan Field flashing, maka dilayani dengan baterai unit.

Peralatan untuk operasional harus dapat diandalkan. Komponen tersebut

digunakan untuk melayani proses kenaikan tegangan (paralel dengan mesin

sinkron), pada saat eksitasi belum memberikan arus maka proses penguatan awal

dengan proses Field flashing dengan batasan arusnya ± 50% dari arus nominal.

Kalau terjadi perubahan, perlu diamati kenaikan tegangan (input AC) setelah

semua peralatan rangkaian eksitasi siap maka bisa di operasikan dengan normal,

yaitu dimana PMT Field flashing otomatis akan terputus.

10

3.2.8 Sikat Arang

Sikat arang berfungsi untuk menyalurkan sumber DC menuju belitan rotor

generator. Sikat terbuat dari karbon, grafit , logam grafit, atau campuran karbon-

grafit yang dilengkapi dengan pegas penekan dan kotak sikat. Besarnya tekanan

pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan. Permukaan sikat ditekan ke

permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Karbon yang ada

diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik,

dan koefisien gesekan yang rendah untuk mengurangi keausan

Sikat arang pada generator PBS berjumlah 18 pasang setiap unitnya. 18

sikat untuk menyalurkan muatan positif dan 18 sikat arang yang lain untuk

menyalurkan muatan negatif. Setiap bulannya ketebalan arang harus diukur. Tebal

arang yang sudah dibawah standar herus diganti agar penyaluran sumber DC

dapat berlangsung lancar. Panjang Sikat Arang minimum 20 mm (sesuai design

ASEA).

11

12

1

2

3

4

5

6 7

8 9 10 11 12 13

14

15

16

17

18

1

2

3

4

5

6 7

8 9 10 11

12

13

14

15

16

17

18

BRUSH HOLDER

3.3 Sistem Kerja Eksitasi

Pada saat tombol start pada panel control ditekan maka seluruh peralatan

kontrol bekerja, sesaat kemudian turbin mulai berputar yang di ikuti berputarnya

generator. Pada saat generator berputar sampai pada ±90 % putaran nominal dan

panel kontrol eksitasi ready field flashing bekerja secara otomatis dan sumber

tegangan 110 V DC dari batery akan terhubung ke slip ring. Arus dari batery akan

mengalir ke lilitan rotor melalui slipring (sikat karbon) yang terdapat pada cincin

pengumpul pada poros utama generator kedua cincin pengumpul meneruskan arus

ke 23 pasang kutub yang terdapat pada kumparan rotor akan timbul medan

magnet yang arahnya berlawanan dengan arah arus listrik yang masuk.

Karena rotor telah diputar oleh turbin, maka kumparan medan juga ikut

berputar dan disini akan terjadi GGL induksi yang dibangkitkan semakin besar,

sehingga generator sudah menghasilkan tegangan yang cukup besar. Tegangan

yang dihasilkan generator ini dihubungkan ke trafo eksitasi,AVR (Automatic

Voltage Regulator) dan trafo daya. Keluaran trafo eksitasi masuk kerangkaian

penyearah sedang AVR telah mampu mentriger thyristor sehingga rangkaian

penyearah dapat beroprasi unruk menubah tegangan AC menjadi tegangan DC

yang dipakai untuk penguatan sendiri.

Setelah tegangan generator mencapai ±90% dari tegangan nominal relay

field flashing dari bateray secara otomatis terputus, sedangkan generator telah

mampu menghasilkan tegangan nominal kira-kira 13,8 KV tegangan ini dipakai

untuk penguatan sendiri pada generator melalui trafo eksitasi dan

penyearah.Dengan demikian sumber batery akan memberikan penguatan pada

generator dari putaran 90% sampai pada tegangan generator mencapai 50%

setelah itu penguatan dilakukan oleh generator itu sendiri. Keluaran tegangan

generator sinkron diatur dengan cara otomatis oleh kontrol AVR apabila tegangan

generator turun atau tegangan generator naik, apabila terjadi gangguan terhadap

AVR dan tegangan real >13.1 kV maka FCR (Field Current Regulator) akan

13

secara otomatis mengambil alih untuk digunakan sebagai penstabil tegangan

pengganti AVR..

Pengaturan tegangan generator dengan mengatur besar atau kecilnya arus

penguatan yang masuk ke kumparan medan. Semakin besar arus eksitasi maka

semakin besar GGL induksi yang dibangkitkan sebaliknya semakin kecil arus

eksitasi maka semakin kecil GGL induksi yang dibangkitkan oleh generator.

Pengaturan arus eksitasi ini oleh AVR dengan mengatur besar kecilnya

tegangan penyalaan pada thyristor. Penguatan generator akan terus berlangsung

selama seluruh proses pembangkitan bekerja.

14

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Setelah melakukan Kerja Praktek di PT. Indonesia Power PLTA Panglima

Besar Soedirman Unit Bisnis Pembangkitan Mrica Banjarnegara, dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Di dalam sistem eksitasi generator PLTA PBS, terdapat beberapa

komponen penting yang peranannya sangat berpengaruh terhadap hasil

penguatan yang akan diberikan ke rotor generator. Komponen eksitasi

untuk masing-masing unit generator pada PLTA PBS yaitu Battery, Trafo

Eksitasi, Konverter (Perubah tegangan AC - DC) / Rectifier (Penyearah),

AVR (Automatic Voltage Regulator), FCR (Field Current Regulator),

Pemutus Tenaga (PMT), Field flasing & Sikat Arang

2. Sistem eksitasi yang digunakan pada generator utama PLTA PB

Soedirman adalah menggunakan sistem eksitasi statik, artinya saat putaran

generator mencapai 90% field flasing akan menutup bersamaan dengan

PMT eksitasi sehingga generator akan dicatu oleh battery 110 VDC.

Setelah 5 detik, field flasing akan lepas dan generator akan mulai

menggunakan sistem eksitasi sendiri dengan mengambil sebagian daya

dari keluaran generator sebesar 180 KW yang teganganya sudah

diturunkan oleh trafo eksitasi dari tegangan 13,8 KV menjadi 335 V,

kemudian tegangan tersebut disearahkan oleh rectifier 3 phasa, lalu AVR

(Automatic Voltage Regulator) digunakan sebagai penstabil tegangannya.

serta FCR (Field Current Regulator) digunakan sebagai penstabil arus.

3. Perubahan eksitasi hanya akan mengubah daya semu output (kVA), tetapi

tidak akan mengubah daya nyata output (kW). Dengan kata lain ,

Penguatan (eksitasi) hanya merubah faktor daya beban yang dihantarkan

15

tanpa mempengaruhi beban sepanjang torsi penggerak dari masing-masing

generator yang bekerja paralel tidak berubah.

4. Tujuan dari sistem eksitasi pada generator adalah untuk mengendalikan

output dari generator agar tetap stabil pada beban sistem yang berubah –

ubah dengan cara mengendalikan sudut penyalaan atau gate Thyristor.

4.2 Saran

a) Upaya untuk menjaga K3 harus selalu digalakkan untuk menekan

terjadinya kecelakaan.

b) Selalu lakukan pengecekan rutin untuk masing-masing peralatan agar

peralatan dapat bekerja secara maksimal.

c) Apabila terjadi gangguan harus segera dilakukan perbaikan serta

pengujian pada sistem sehingga dapat mengambil keputusan apakan alat

perlu diganti atau tidak, sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih fatal.

16

DAFTAR PUSTAKA

Andhika, Rizqi. 2010. Sistem Eksitasi Statik Pada Generator PLTA Panglima

Besar Soedirman. Semarang : SMK Negeri 7.

Dwihakoso, M. Fauzi. 2011. Sistem Penguatan ( Eksitasi ) Statik Pada Generator

13,8 KV PLTA Panglima Besar Soedirman Di Mrica

Banjarnegar. Semarang : SMK Negeri 7.

Iswanto, Japar. 1996. Pembangkitan GGL Generator Serempak 3 Fase Pada Unit

PLTA Wadaslintang PLN PJB Sektor Mrica Banjarnegara.

Yogyakarta : Institut Sains & Teknologi AKPRIND

Praja W, Ridwan. 2011. Kendali Sistem Berbasis Thyristor Pada Generator

Sinkron 67 MVA PLTA Panglima Besar Soedirman. Purbalingga :

UNSOED.

Tohidin. 1996. Dr. Este Buku Pintar Jilid I. Banjarnegara.

______. 1997. Dr. Este Buku Pintar Jilid II. Banjarnegara.

17