Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 1
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI..................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN.......................................................................................................... 3
FUNGSI SCADA ......................................................................................................... 6
1. Pengertian SCADA........................................................................................ 6
2. Akuisisi Data dengan RTU dan Control Center ................................. 7
2.1. Konfigurasi .................................................................................................. 7
2.2. Pemantauan Sub Sistem Komunikasi Data.................................... 9
2.3. Supervisory Control................................................................................. 9
2.3.1. Permintaan Kontrol oleh Dispatcher............................................. 9
2.3.2. Pengolahan Data ................................................................................ 10
2.3.3. Pemantauan Telesinyal .................................................................... 10
2.3.4. Sequence of Event (SOE)................................................................ 10
2.3.5. Pengolahan Alarm dan Event ........................................................ 10
2.3.5.1. Umum................................................................................................. 10
2.3.5.2. Tampilan Pesan Alarm dan Event............................................ 11
2.3.5.3. Pencatatan ........................................................................................ 11
3. Kalkulasi Data.............................................................................................. 11
4. Tagging (penandaan) ............................................................................... 12
5. Post Mortem Review.................................................................................. 12
6. Pelaporan....................................................................................................... 12
7. Aplikasi SCADA............................................................................................ 12
7.1. Pengendalian Jaringan ......................................................................... 13
7.2. Manajemen Prosedur Switching ....................................................... 13
7.3. Akuisisi Data Gangguan....................................................................... 13
7.4. Analisa Topologi...................................................................................... 13
8. Pengolahan Data ........................................................................................ 14
8.1. Akuisisi Data RTU................................................................................... 14
8.2. Downloading............................................................................................. 14
8.3. Pertukaran Data...................................................................................... 14
8.4. Penggantian Nilai Secara Manual..................................................... 15
8.5. Pengecekan Ambang Batas................................................................ 15
9. Supervisory Control................................................................................... 15
9.1. Fasilitas Pengaman................................................................................ 15
9.2. Kondisi Interlocking............................................................................... 16
10. Pengumpulan Data Gangguan .............................................................. 16
11. Pewarnaan Topologi Jaringan................................................................ 17
12. Dispatcher Training Simulator .............................................................. 17
13. Perangkat Lunak......................................................................................... 17
13.1. Aplikasi Non Realtime........................................................................... 18
13.2. Perangkat Lunak Pemeliharaan dan Pengembangan Sistem 18
13.3. Perangkat Lunak Keamanan Akses Jaringan............................... 18
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 2
13.3.1. Deteksi Adanya Penyusupan.......................................................... 18
13.3.2. Virtual Private Network (VPN)....................................................... 18
13.3.3. Firewall ................................................................................................... 19
13.3.4. Access Control ..................................................................................... 19
13.3.5. Password................................................................................................ 20
13.4. Program Diagnostik............................................................................... 20
14. Database Management System............................................................ 20
14.1. Database Real Time .............................................................................. 20
14.2. Fasilitas Export Data............................................................................. 21
15. Digital Voice Recorder .............................................................................. 21
15.1. Gambaran Umum................................................................................... 21
15.2. Diagram Blok ........................................................................................... 22
15.3. Komponen Sistem.................................................................................. 22
15.3.1. Control Unit .......................................................................................... 22
15.3.2. Storage Unit ......................................................................................... 22
15.3.3. Voice Interface Unit........................................................................... 22
15.3.4. Audio Output Interface Unit........................................................... 22
15.3.5. Perangkat Lunak................................................................................. 22
16. Uninterruptible Power Supply (UPS)................................................... 23
16.1. Online UPS ................................................................................................ 23
16.2. Offline UPS................................................................................................ 23
16.3. Standarisasi .............................................................................................. 24
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 3
PENDAHULUAN
SCADA, singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition, merupakan
pendukung utama dalam sistem ketenagalistrikan, baik pada sisi pembangkit,
transmisi, maupun distribusi. Adanya sistem SCADA memudahkan operator untuk
memantau keseluruhan jaringan tanpa harus melihat langsung ke lapangan.
Ketidakadaan SCADA dapat diibaratkan seseorang yang berjalan tanpa dapat
melihat. Sistem SCADA sangat dirasakan manfaatnya terutama pada saat
pemeliharaan dan saat penormalan bila terjadi gangguan.
Sistem SCADA tidak dapat berdiri sendiri, namun harus didukung oleh berbagai
macam infrastruktur, yaitu:
1. Telekomunikasi
2. Master Station
3. Remote Terminal Unit
4. Protokol Komunikasi
Media telekomunikasi yang umum digunakan adalah PLC (Power Line
Communication), Fiber Optik, dan Radio link. Pada awalnya penggunaan radio link
dan PLC banyak digunakan, terutama karena penggunaan PLC yang tidak
memerlukan jaringan khusus namun cukup menggunakan saluran transmisi tenaga
listrik yang ada. Namun pada perkembangannya penggunaan PLC mulai beralih ke
Fiber Optik dikarenakan kecepatan bit per second yang jauh di atas PLC. Pada
kenyataannya ketiga media tersebut di atas digunakan secara bersama-sama,
sebagai main dan backup.
Master station merupakan kumpulan perangkat keras dan lunak yang ada di
control center. Biasanya desain untuk sebuah master station tidak akan sama,
namun secara garis besar desain dari sebuah master station terdiri atas:
1. Server
2. Workstation
3. Historikal data
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 4
4. Projection mimic, dahulu masih menggunakan mimic board
5. Peripheral pendukung, seperti printer, logger
6. Recorder
7. Global Positioning System untuk referensi waktu, dahulu masih menggunakan
master clock
8. Dispatcher training simulator
9. Aplikasi SCADA dan Energy Management System
10.Uninterruptable Power Supply (UPS) untuk menjaga ketersediaan daya listrik
11. Automatic Transfer Switch (ATS) dan Static Transfer Switch (STS) untuk
mengendalikan aliran daya listrik menuju master station.
Agar dapat melakukan akuisisi data maupun pengontrolan sebuah Gardu
Induk maka dibutuhkan suatu terminal yang dapat memenuhi persyaratan tersebut,
yaitu Remote Terminal Unit (RTU). Penggunaan RTU berawal dari RTU dengan 8 bit,
hingga sekarang telah dikembangkan RTU dengan 16 bit, bahkan sudah hampir
menyerupai sebuah komputer. RTU tersebut harus dilengkapi dengan panel,
transducer, dan wiring.
Pada masa lampau, RTU dikembangkan oleh pabrikan secara sendiri-sendiri,
juga dengan protokol komunikasi yang tersendiri sehingga tidak ada standarisasi.
Sebagai contoh ada RTU dengan protokol komunikasi HNZ, Indactic, dan sebagainya.
Penggunaan protokol yang berbeda-beda ternyata menimbulkan masalah di
kemudian hari ketika akan dilakukan penggantian. Hal ini dikarenakan produk lama
sudah tidak diproduksi lagi, sedangkan produk baru sudah mengikuti standarisasi.
Oleh karena itu dalam pembuatan maupun pengembangan sistem SCADA harus
mengacu pada standarisasi tersebut.
Saat ini telah disepakati standarisasi untuk protokol komunikasi antara lain
sebagai berikut:
1. IEC 60870-5-101
2. IEC 60870-5-102
3. IEC 60870-5-103
4. IEC 60870-5-104
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 5
5. IEC 60870-6
6. IEC 61850 (masih dalam pengembangan)
Permasalahan standarisasi telah menjadi topik yang penting untuk sistem
SCADA, dan akan dibicarakan lebih lanjut oleh penulis pada edisi yang akan datang.
Pada edisi ini penulis mencoba menggambarkan fungsi dasar dari sistem
SCADA, bagaimana seseorang dapat berinteraksi dengan SCADA hingga bagaimana
SCADA itu sendiri dapat melakukan komunikasi data lengkap dengan manajemen
data. Penulis mengharapkan agar buku ini bermanfaat bagi semua pembaca,
terutama buat yang berkecimpung di bidang SCADA baik praktisi maupun kalangan
akademis. Kritik dan saran akan sangat kami harapkan
Jakarta, Agustus 2005
Penulis
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 6
FUNGSI SCADA
1. Pengertian SCADA
SCADA adalah singkatan dari Supervisory Control and Data Acquisition.
Tujuannya adalah agar seorang operator di transmisi tenaga listrik, disebut dengan
dispatcher, dapat melakukan dan memanfaatkan hal-hal berikut:
- Telemetering (TM)
Dispatcher memanfaatkan TM untuk kebutuhan pemantauan meter, baik daya
nyata dalam MW, daya reaktif dalam Mvar, tegangan dalam kV, dan arus
dalam A. Dengan demikian dispatcher dapat memantau meter dari
keseluruhan jaringan hanya dengan duduk di tempatnya, tentu saja dengan
bantuan peralatan pendukung lainnya seperti telepon.
- Telesinyal (TS)
Dispatcher dapat memanfaatkan TS untuk mendapatkan indikasi dari semua
alarm dan kondisi peralatan tertentu yang bisa dibuka (open) dan ditutup
(close)
- Telekontrol (TC)
Dispatcher dapat melakukan kontrol secara remote, hanya dengan menekan
satu tombol, untuk membuka atau menutup peralatan sistem tenaga listrik
Untuk kepentingan dimaksud di atas, seorang dispatcher akan dibantu
dengan suatu sistem SCADA yang terintegrasi yang berada di dalam ruangan
khusus, dan disebut dengan Control Center. Ruangan tersebut bergabung dengan
ruangan khusus untuk menempatkan komputer-komputer disebut dengan Master
Station.
SCADA yang dioperasikan di control center mencakup berbagai aplikasi yaitu
sebagai berikut:
- Akuisisi data
- Supervisory control
- Pemantauan data, pemrosesan event (kejadian) dan alarm
- Kalkulasi data
- Tagging (penandaan)
- Perekaman data
- Pelaporan
Disamping kebutuhan akan control center, di sisi lain harus disiapkan
infrastruktur pendukung serta peralatan penunjang lainnya, yaitu telekomunikasi,
Remote Terminal Unit (RTU), transducer, dan lain sebagainya. Telekomunikasi
digunakan sebagai jalan komunikasi data maupun suara antara control center
dengan site (lokasi). RTU digunakan sebagai unit terminal untuk mengendalikan,
mengakuisisi data, dan mensupervisi sebuah Gardu Induk, dan selanjutnya
mengirimkan data tersebut ke control center dimaksud.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 7
2. Akuisisi Data dengan RTU dan Control Center
2.1. Konfigurasi
Agar dapat berkomunikasi dengan RTU, di control center dibutuhkan suatu
perangkat interface. Perangkat interface ini dahulu disebut dengan nama Front
End, namun pada perkembangannya disebut dengan nama Sub Sistem
Komunikasi. Sub sistem komunikasi data harus dapat melakukan polling ke RTU
dan control center lain. Polling dapat dianalogikan seperti pengabsenan,
sehingga sub sistem komunikasi akan melakukan pengabsenan secara teratur
sesuai waktu yang ditentukan terhadap RTU. Sub sistem komunikasi data dapat
mendukung beberapa konfigurasi point to point, loop, multipoint, partyline
menggunakan rute utama dan rute alternatif.
Apabila terjadi gangguan pada komunikasi utama, maka perangkat lunak
dari subsistem komunikasi secara otomatis memindahkan ke link komunikasi
alternatif (back up). Sub sistem komunikasi secara periodik melakukan polling
ke RTU pada link back up yang diberi tugas sebagai link komunikasi pengganti.
Sub sistem komunikasi dapat mendukung konfigurasi komunikasi sebagai
berikut :
- Konfigurasi titik ke titik (point to point)
Konfigurasi ini menghubungkan
dua terminal telekontrol dan
merupakan tipe yang paling
sederhana.
- Konfigurasi banyak titik ke satu titik (multipoint to point)
Control center dihubungkan ke
terminal luar dengan satu terminal
hubung setiap terminal luar. Pada
setiap saat, semua terminal luar
diijinkan mengirimkan data ke
pusat pengatur, dan control center
dapat mengirimkan pesan ke satu
atau lebih terminal-terminal luar
secara bersamaan.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 8
- Konfigurasi banyak titik-bintang (multipoint - star)
Control center dihubungkan ke
lebih dari satu terminal luar
dengan satu terminal hubung yang
sama. Pada setiap saat, hanya
satu terminal luar yang diijinkan
mengirimkan data ke control
center. Peralatan telekontrol pusat
dapat mengirimkan data ke satu
atau lebih terminal - terminal luar
yang dipilih atau secara
bersamaan.
- Konfigurasi banyak titik-saluran bersamaan (partyline)
Control center dihubungkan ke
lebih dari satu terminal luar oleh
suatu jalur yang sama. Batasanbatasan
yang terjadi pada saat
pertukaran antara pusat dan
terminal-terminal luar sama
dengan pada konfi-gurasi banyak
titik-bintang.
- Konfigurasi banyak titik-cincin (loop)
Jalur komunikasi antara semua
terminal membentuk suatu cincin.
Ini merupakan suatu metode yang
lebih disukai untuk memperbaiki
kehandalan dari jalur komunikasi.
Jika jalur terpotong pada beberapa
lokasi, komunikasi yang utuh
masih dapat dipertahankan,
karena setiap terminal dapat
dijangkau dari dua sisi cincin.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 9
- Konfigurasi gabungan
Konfigurasi-konfigurasi yang disebutkan di atas dapat
dikombinasikan menjadi bermacam variasi dari konfigurasikonfigurasi
gabungan. Variasi yang paling penting adalah
konfigurasi jaringan jala (mesh) dimana diperlukan komunikasi
antara beberapa pasangan terminal-terminal.
2.2.Pemantauan Sub Sistem Komunikasi Data
Sub sistem komunikasi data bertugas memantau link komunikasi dengan
RTU. Dispatcher dapat menampilkan informasi-informasi berikut ini pada
tampilan. Tampilan ini dapat dilihat pada monitor kerja dispatcher yang disebut
dengan Video Display Unit (VDU):
a. Status aliran komunikasi dengan setiap RTU
b. Status dari setiap link komunikasi, misalnya : in service, out of service,
gangguan (faulty).
c. Statistik komunikasi untuk setiap RTU, misal : jumlah data yang baik,
jumlah data yang tidak baik, jumlah pengulangan polling per jam
(communication error).
d. Statistik komunikasi untuk setiap link komunikasi atau kombinasi RTU.
2.3.Supervisory Control
2.3.1. Permintaan Kontrol oleh Dispatcher
Dispatcher dapat melakukan permintaan (request) untuk melakukan kontrol
terhadap suatu Gardu Induk. Sistem SCADA akan memberikan definisi urutan
permintaan kontrol tersebut.
Ada dua jenis urutan yang diberikan oleh SCADA:
- Urutan yang didefinisikan sebelum permintaan kontrol (seperti pada
konfigurasi database), urutan yang biasa digunakan untuk manuver operasi,
pelepasan tegangan di penyulang, pemindahan transformator atau busbar.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 10
- Daftar untuk permintaan kontrol secara manual diajukan secara langsung
oleh dispatcher.
2.3.2. Pengolahan Data
Setiap besaran analog di database ditampilkan dalam besaran desimal. Nilai
yang masih kasar dikonversikan ke besaran teknik dengan satu atau dua cara :
− Translasi linier, konversi nilai yang dipakai menggunakan formula :
Y = ax + b, yang artinya
Y = hasil besaran teknik
a = koefisien skala
x = nilai yang diukur oleh RTU
b = konstanta
Model database diperlukan untuk memasukkan besaran maksimum dan
minimum RTU (yakni : x) dan besaran teknik (yakni : y) yang merupakan
fungsi x. Kemiringan (yakni : a) dan konstanta (yakni: b) merupakan hasil
perhitungan perangkat lunak.
− Translasi non linier, konversi ditampilkan dalam bentuk kurva. Konversi nonlinier
dilakukan dengan teknik konversi linier. Pemodelan database
disederhanakan dengan memasukan nilai titik-titik ke dalam kurva. Kemiringan
dan konstanta akan dihitung oleh perangkat lunak.
Tanda dari besaran desimal dapat di-inverse untuk melengkapi proses konversi.
Translasi satuan teknik dan tanda inversi untuk besaran yang akan didefinisikan
dalam database satu per satu.
2.3.3. Pemantauan Telesinyal
Setiap kejadian yang dicatat oleh SCADA disebut sebagai event. Sedangkan
semua indikasi yang menunjukkan adanya perubahan status di SCADA disebut
sebagai alarm. Semua status dan alarm pada telesinyal harus diproses untuk
mendeteksi setiap perubahan status lebih lanjut untuk event yang terjadi secara
spontan atau setelah permintaan remote kontrol dikirim dari control center.
2.3.4. Sequence of Event (SOE)
Untuk mencatat secara lengkap semua kejadian di control center, diperlukan
fasilitas urutan kejadian. Fasilitas ini akan membantu mengumpulkan dan merekam
sinyal SOE dari RTU eksisting dan RTU yang baru.
Sistem SCADA akan mengolah data masukan SOE yang diterima dari RTU dan
ditampilkan pada VDU di dispatcher. Hal ini sudah mencakup konversi waktu dan
tanggal dari RTU ke waktu/tanggal SCADA dan menyimpan data SOE di dalam alat
perekam, database, sesuai dengan urutan kronologis.
2.3.5. Pengolahan Alarm dan Event
2.3.5.1. Umum
Proses pada sistem tenaga dan telekontrol yang menyebabkan terjadinya
event atau alarm adalah sebagai berikut:
− Perubahan status telesinyal single (TSS) dan telesinyal double (TSD).
− Telemeter yang melebihi batas pengukuran
− Kegagalan remote kontrol.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 11
− Gangguan sistem pengolahan data di control center (subsistem komunikasi
data, server, dan workstation)
− Gangguan RTU dan link telekomunikasi.
− Gangguan Peripheral / Human Machine Interface.
− Gangguan dari Master Komputer.
− Gangguan sistem proteksi.
− Gangguan meter transaksi energi.
2.3.5.2. Tampilan Pesan Alarm dan Event
Setiap pesan (message) diikuti sekumpulan informasi mengacu kepada
alarm/event:
− Waktu dan tanggal terjadinya.
− Nama alat.
− Status dan besaran pengukuran.
− Lokasi untuk alarm/event.
− Deskripsi event.
Semua keterangan alarm dan event akan dikumpulkan dalam sebuah catatan
log aktivitas yang umum. Selanjutnya dispatcher dapat memberi keterangan atau
menambah komentar sebagai keterangan dari sistem pencatat aktivitas.
2.3.5.3. Pencatatan
Setiap kejadian tentu akan dicatat oleh komputer. Namun pencatatan tersebut
juga dapat dilakukan dengan cara mencetaknya secara terus-menerus pada suatu
printer dot matriks yang disebut dengan nama logger. Logger tersebut digunakan
untuk mencatat :
− Event sistem tenaga.
− Pengolahan data dan event sistem telekontrol.
− Daftar SOE.
ASCII Printer
Walaupun setiap jenis pesan atau laporan dikirim ke logger yang telah
ditentukan, namun juga dimungkinkan untuk mengalihkan proses pencetakan ke
logger yang lain bila terjadi gangguan logger, secara manual atau otomatis.
Pengambilalihan fungsi dilakukan untuk menghindari kehilangan pesan ketika
terjadi gangguan sesaat pada logger.
3. Kalkulasi Data
Perangkat lunak SCADA digunakan untuk menghitung besaran analog dari
hasil pengukuran maupun status dan alarm dari telesinyal.
Kalkulasi ini dapat dilakukan dengan beberapa operasi berikut:
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 12
− Operasi boolean : AND,OR, NOT.
− Operasi matematis :
! +, -, /, >, <, ≤, ≥, √
! Sin, Cos, Tan
! Ln, Log, Exp
! Min, Max, rata-rata
! Besaran absolut
Besaran kalkulasi akan dinyatakan tidak valid (invalid) bila salah satu operand juga
invalid.
4. Tagging (penandaan)
Tagging sangat bermanfaat untuk dispatcher di control center. Tagging
digunakan untuk menghindari dioperasikannya peralatan, juga untuk memberi
peringatan pada kondisi yang diberi tanda khusus tersebut.
5. Post Mortem Review
Fungsi post mortem review adalah melakukan rekonstruksi bagian dari sistem
yang dipantau setiap saat yang akan digunakan untuk menganalisa setelah kejadian.
Untuk melakukan hal ini, sistem control center mencatat secara terus menerus dan
otomatis bagian yang telah didefinisikan (semua kejadian) dari data yang diperoleh.
Post mortem review mencakup dua fungsi yaitu pencatatan dan pemeriksaan.
Dalam banyak kasus, database SCADA yang telah direkonstruksi dapat
digunakan sebagai sumber data untuk:
− Mengeksport data ke aplikasi yang berorientasi jaringan.
− Inisialisasi simulator untuk pelatihan dispatcher. Dalam kasus ini, data yang
direkonstruksi digunakan sebagai start (titik awal) untuk membangun skenario
sebuah pelatihan yang baru.
6. Pelaporan
Tool untuk pembuat laporan menggunakan Relational Data Base Management
System (RDBMS). Tool ini digunakan untuk mencetak laporan secara otomatis dan
periodik setiap setengah jam, satu jam, harian, mingguan, dan bulanan. Pencetakan
juga dapat dilakukan sesuai dengan permintaan dispatcher pengguna.
Fungsi kalkulasi diberikan oleh tool pembuat laporan yang berkaitan dengan
kemampuan RDBMS yang dapat dikembangkan sampai maksimum. Hal ini termasuk
untuk mendefinisikan yang berhubungan dengan kalkulasi ( minimum, maksimum,
rata-rata, standard deviasi, integrasi, kurva durasi, dan lain-lain).
Data pelaporan yang dihasilkan mempunyai kemampuan dapat dibaca. Pengguna
diberikan kemampuan untuk melihat dan mengubah data laporan.
7. Aplikasi SCADA
Bagian utama dari sistem manajemen jaringan SCADA adalah fungsi dasar
sistem, sistem manajemen sumber data, Human Machine Interface dan sub sistem
komunikasi.
Dengan aplikasi SCADA, semua fungsi secara bersamaan yang diperlukan
digolongkan untuk supervisi dan pengendalian sistem tenaga listrik.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 13
Aplikasi SCADA berisi fungsi:
- Telesinyal.
- Telemeter.
- Telekontrol.
- Load Frequency Control (LFC).
- Tap changer.
- Monitoring.
- Pembacaan parameter proteksi
- Pembacaan meter transaksi energi
7.1. Pengendalian Jaringan
Sistem kontrol jaringan yang modern dapat mengurangi waktu eksekusi dan
dapat meningkatkan keandalan operasional. Pengendalian jaringan dapat dilakukan
oleh dispatcher melalui jaringan komunikasi manapun yang telah dipersiapkan.
Untuk meyakinkan keandalan, konsep pengendalian jaringan meliputi
beraneka ragam fasilitas keamanan tambahan seperti :
a. Pengecekan aneka kondisi interlock.
b. Monitoring keandalan jaringan pada operasi switching yang direncanakan.
c. Monitoring terhadap perubahan jaringan selama operasi switching.
7.2. Manajemen Prosedur Switching
Manajemen prosedur switching memungkinkan pengguna di ruang control
center mempunyai peralatan lengkap untuk menciptakan, memeriksa dan
mengeksekusi operasi switching di jaringan (dalam mode proses dan mode studi).
7.3. Akuisisi Data Gangguan
Dengan menggunakan akuisisi data gangguan, personel pada control center
atau enjiner sistem dapat menganalisa perilaku sistem dalam jaringan suplai energi
sebelum dan sesudah terjadi gangguan. Data berikut ini dapat disimpan dalam
analisa tersebut :
a. Tampilan sesaat (snapshots).
b. Trend data.
c. Perubahan status.
7.4. Analisa Topologi
Pencarian topologi secara interaktif dapat dilakukan dispatcher untuk
mendefinisikan peralatan yang terhubung dalam jaringan listrik tegangan di atas 70
kV.
Fungsi pewarnaan jaringan mengatur warna tampilan dari peralatan
bergantung pada berbagai keterangan dari item atau peralatan tertentu. Bagian
jaringan, grup jaringan (misalnya level tegangan), atau kondisi operasi sistem
(misalnya mati, di-ground-kan, tidak terdefinisi, dan sebagainya) dapat dibedakan
dalam warna yang berbeda.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 14
8. Pengolahan Data
8.1. Akuisisi Data RTU
Data real-time dikumpulkan oleh Sub Sistem Komunikasi RTU yang
ditempatkan di control center juga bisa di lokasi tertentu untuk melakukan scan
RTU gardu induk dan pembangkit tenaga listrik seluruh area. Akuisisi data RTU
mampu mendukung semua kemungkinan yang ditentukan pengguna pada mode
operasi RTU (misal: up/down, in-scan/out-of-scan, dan pengujian).
Semua alarm dan pesan kejadian yang dihasilkan oleh SCADA dari data RTU
menyertakan nama gardu induk atau pembangkit tenaga listrik darimana data
berasal.
Sebagai tambahan terhadap data yang dikumpulkan dari RTU, database
SCADA harus meliputi ketentuan untuk jenis data berikut:
1. Data analog atau data status hasil perhitungan yang dihasilkan oleh program,
yang pada waktu tertentu dan secara tidak berkala mengkalkulasi nilai-nilai
database berdasar pada nilai database lainnya. Data yang dihitung dapat
dihasilkan oleh program yang menjadi bagian dari fungsi akuisisi data atau
fungsi operasi sistem tenaga lainnya.
2. Data analog dan data status non-telemeter yang dimasukkan oleh pengguna.
8.2. Downloading
Sub Sistem Komunikasi mempunyai kemampuan untuk mendownload semua
nilai, seperti tabel data dan parameter konfigurasi, yang diperlukan untuk
menginisialisasi dan memodifikasi database RTU. Master station memverifikasi
penerimaan yang benar dari informasi yang didownload. Downloading dan verifikasi
download dilakukan di dalam struktur protokol komunikasi yang baku. Downloading
informasi ke RTU dilakukan secara manual ke tiap RTU ketika diaktifkan oleh
pengguna.
Setiap perubahan suatu nilai yang dapat didisimpan di dalam master station,
salinan database selama terjadinya kegagalan komunikasi atau interupsi disimpan
dan didownload ke RTU ketika komunikasi tersambung kembali. Kemampuan untuk
mendownload perubahan secara tersendiri tanpa melakukan download secara
keseluruhan database yang lebih disukai.
8.3. Pertukaran Data
Sub Sistem Komunikasi dapat mengirim berbagai tipe data dengan control
center lain dengan waktu kirim dan waktu tanggap yang ditentukan Master Station.
Data tersebut meliputi data telemeter dan semua informasi lain yang diperlukan
untuk memenuhi kebutuhan yang fungsional dari spesifikasi ini.
Pertukaran data mendukung pengumpulan data sistem tenaga real time
secara otomatis (termasuk data yang dihitung dan dimasukkan secara manual)
dengan tingkat scan sebagaimana tuntutan pengguna.
Hal ini tidak membatasi pertukaran pesan teks yang ditentukan pengguna
seperti laporan, informasi pemodelan sistem tenaga, tampilan grafis gardu induk,
tampilan tabular, data operasional, dan kode perangkat lunak.
Fungsi pertukaran data menggunakan protokol X-25 dan IEC 60870-6, yang
menggunakan model OSI tujuh layer. Kebutuhan minimum untuk layer aplikasi
meliputi:
a. MMS ( ISO/IEC 9506) untuk time-critical data
b. FTP ( ISO 8571) untuk perpindahan file
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 15
c. SMTP untuk surat elektronik
d. VT ( ISO 9041) untuk emulasi terminal
e. SQL ( ANSI/ISO 9075) untuk akses database
8.4. Penggantian Nilai Secara Manual
Nilai transmisi yang hilang atau salah dapat diisi ulang secara manual dengan
nilai yang baru. Nilai saat ini hanya dapat diisi ulang secara manual dengan nilai
baru.
Penggantian nilai manual memiliki prioritas paling tinggi dibandingkan dengan
nilai telemetering, nilai masukan dapat diisi ulang oleh enjiner dan dispatcher. Nilai
yang baru mengganti nilai perkiraan. Quality flags mengontrol prosedur ini.
Setiap tindakan perubahan menyebabkan sebuah pesan masuk ke summary umum.
8.5. Pengecekan Ambang Batas
Setiap nilai dapat dicek terhadap set batas atas dan batas bawah. Batasbatas
tersebut didefinisikan melalui fungsi pengaturan sumber data untuk setiap nilai
sebagai persentasi dari nilai nominal. Untuk menghindari pelampauan batas untuk
nilai yang bergerak di sekitar batas tersebut, deadband ambang batas yang belum
ditentukan (predefined deadband threshold) digunakan sebagai perbandingan nilai
dengan batas tersebut.
9. Supervisory Control
Dispatcher dapat mengontrol peralatan sistem tenaga listrik dari setiap konsol
dimana kontrol dapat diotorisasikan. Jika sebuah peralatan tampak pada beberapa
tampilan (misal: diagram gardu induk, pemetaan jaringan), peralatan tersebut dapat
dikontrol dari tiap tampilan yang mendapat otorisasi. Supervisory control selalu
menggunakan operasi dua tahap untuk meyakinkan keamanan operasi, yaitu tahap
pilihan dan tahap eksekusi.
9.1. Fasilitas Pengaman
Sistem control center mempunyai fasilitas keamanan untuk supervisory
control. Disamping fasilitas yang standar, seperti otoritas akses dengan
menggunakan password, prosedur keamanan komunikasi khusus RTU, ada beberapa
fasilitas keamanan tambahan yang diberikan untuk mencegah kecelakaan petugas
dan kerusakan peralatan, yaitu:
- Pengecekan tanggapan dispatcher untuk tiap langkah operasi yang relevan.
- Pengecekan terhadap beberapa kondisi interlocking untuk menghindari operasi
kontrol yang gagal.
- Monitoring terhadap keamanan jaringan untuk aplikasi kontrol yang
direncanakan.
- Menghindari interferensi antara operasi kontrol simultan.
- Monitoring perubahan jaringan gardu induk oleh dispatcher.
- Log in dari tindakan supervisory control di dalam summary umum. Setiap
supervisory control memasukkan tanggal, waktu, dan identifikasi user dari
dispatcher.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 16
9.2. Kondisi Interlocking
Untuk menghindari terjadinya kecelakaan petugas dan kerusakan peralatan,
perintah kontrol tidak dapat dilakukan tanpa pengecekan terhadap beberapa kondisi
interlocking.
Control center mempunyai kondisi interlocking berdasarkan pada deskripsi
topologi generik dari sistem tenaga listrik. Deskripsi topologi generik ini merupakan
bagian dari operational database (ODB).
Untuk mengevaluasi topologi dari kondisi interlocking, digunakan topologi
algoritma dasar yang terdiri dari tabel-tabel keputusan.
Berikut adalah contoh topologi kondisi interlocking:
− Cek apakah sebuah isolator (Pms) akan diubah posisi dalam kondisi tidak
berbeban.
− Cek apakah isolator (Pms) tersebut akan diubah posisi ke tanah.
− Cek apakah peralatan operasional telah diisolasi sebelum ditanahkan.
− Cek apakah kegiatan membuka dan menutup peralatan selalu disesuaikan / tag
antara RTU, GPS, dan master station.
10.Pengumpulan Data Gangguan
Pengolahan data gangguan merupakan fungsi yang tepat untuk dispatcher
dan enjiner untuk menganalisa kondisi gangguan sebelum dan sesudah gangguan di
dalam sistem tenaga listrik. Analisa ini, disebut ‘Post Mortem Review’, menyimpan
tiga kategori data yang berbeda, yang diilustrasikan seperti di bawah ini:
− Snapshot data.
− Trend data.
− Perubahan status.
Apabila terjadi pemicuan gangguan, nomor terdefinisi dari kejadian sebelum
dan sesudah gangguan disimpan secara permanen. Seperti snapshot, trend data
gangguan disimpan sebagai bagian dari rekaman gangguan.
Periode Gangguan
Periode waktu gangguan sistem tenaga listrik dibagi menjadi 3 interval waktu
kontinyu:
− Periode sebelum gangguan.
− Periode gangguan.
− Periode setelah gangguan.
Waktu Resolusi Gangguan
Waktu resolusi gangguan adalah lamanya waktu hingga akhir periode
gangguan. Setiap kali pemicu gangguan baru aktif, titik akhir dari periode gangguan
direset. Tiap tipe gangguan memiliki waktu resolusi gangguan sendiri yang
ditentukan dengan update database. Juga, periode sebelum gangguan, waktu tunda
aktivasi gangguan, periode setelah gangguan dan snapshot time setelah gangguan
ditetapkan untuk tiap tipe gangguan.
Pengambilan dan penyajian data gangguan
Data gangguan disimpan dalam arsip gangguan. Arsip data gangguan yang
paling lama tidak akan digunakan dan akan diganti dengan gangguan terbaru. Arsip
gangguan dapat disimpan dalam media penyimpanan yang berbeda seperti optikal
disk (misal: DVD).
Metode yang dapat dipergunakan oleh dispatcher untuk menganalisa data gangguan
saat ini adalah :
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 17
− Menampilkan alarm dengan menggunakan tampilan pesan alarm.
− Menampilkan trend data sebagai kurva.
− Menampilkan trend data sebagai tabel dalam tampilan tabel.
− Menampilkan status seluruh sistem dalam tampilan grafik.
− Menampilkan status jaringan dalam tampilan grafis, kejadian demi kejadian.
Ketiga metode awal dapat dipergunakan pada mode realtime atau studi,
sedangkan metode terakhir hanya dapat dipergunakan pada mode studi. Penampilan
setiap metode dapat dilakukan secara bersamaan. Laporan tercetak dari data
gangguan juga dapat dibuat.
11.Pewarnaan Topologi Jaringan
Fungsi analisa topologi yaitu :
− Mengaktifkan fungsi pewarnaan jaringan.
− Pewarnaan jaringan diaktifkan secara otomatis setelah kejadian khusus,
misalnya jatuhnya switch (Pmt), dan lain-lain atau setelah perubahan kondisi
switching yang disebabkan oleh modifikasi topologi jaringan.
− Analisa jaringan untuk fungsi Pencarian Interaktif Topologi.
− Analisa elemen jaringan untuk aplikasi manajemen jaringan.
Pencarian Topologi Interaktif
Fungsi pencarian topologi interaktif memungkinkan dispatcher untuk meminta
bagian yang dicari dan memilih salah satu atau lebih peralatan operasi pada
tampilan (tampilan skema atau tampilan geografis). Hasil dari pencarian akan
ditampilkan di layar dengan warna khusus. Dispatcher dapat memilih apakah koneksi
listrik berada pada kondisi normal atau tidak normal.
12.Dispatcher Training Simulator
Sistem simulator untuk pelatihan dispatcher menggunakan lingkungan
terpisah (disconnect dari sistem on-line), dimana dispatcher menggunakan replika
Energy Management System untuk melatih berbagai fungsi dispatcher secara aman
dan normal termasuk pada kondisi darurat. Simulator ini menghasilkan ulang
karakteristik sistem tenaga dengan cara yang realistik. Simulator ini menyediakan
informasi yang sama seperti pada ruang kontrol yang sebenarnya.
Human Machine Interface (HMI) untuk instruktur dan siswa pelatihan
dispatcher harus sama dengan HMI untuk dispatcher dalam ruang kontrol.
Fungsi dasar yang ada dalam lingkungan simulasi sama dengan fungsi yang
digunakan dalam kondisi normal, yaitu fungsi SCADA dan fungsi sistem tenaga listrik
dalam mode real time dan mode studi.
13.Perangkat Lunak
Perangkat lunak sistem mencakup sub sistem berikut ini:
• Operating system.
• Pemeliharaan perangkat lunak dan tool pengembangan.
• Monitoring sistem dan program diagnostik.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 18
13.1. Aplikasi Non Realtime
Data pada offline database server diambil dari historikal data. Server aplikasi
non real time ini terhubung dengan intranet yang mempunyai fasiltas untuk browser
sehingga untuk mengamankannya diperlukan firewall yang canggih. Berikut adalah
aplikasi yang dapat digunakan pada server ini:
− Kurva beban : menampilkan kurva beban berdasarkan hasil pengukuran RTU dan
masukan manual.
− Laporan gangguan Operasi : beban padam konsumen, penyebab gangguan,
kronologi gangguan, frekuensi sistem dan lama pemulihan gangguan.
− Laporan gangguan SCADA : laporan kinerja, jenis alarm, event SCADA dan alarm
telekomunikasi untuk 500 kV dan 150 kV.
− SMS : mengirim gangguan yang termasuk prioritas.
− Laporan statistik : menyusun laporan setiap jenis gangguan dan ketersediaan
peralatan SCADA.
13.2. Perangkat Lunak Pemeliharaan dan Pengembangan Sistem
Perangkat lunak ini diperlukan untuk pemeliharaan perangkat lunak aplikasi
dan pengembangan perangkat lunak baru melalui mode khusus, dalam arti tidak
mengganggu aplikasi yang sedang berjalan.
Semua fasilitas perangkat keras dan perangkat lunak diperlukan untuk kreasi,
modifikasi, dan debug untuk program dari semua bahasa pemrograman.
13.3. Perangkat Lunak Keamanan Akses Jaringan
13.3.1. Deteksi Adanya Penyusupan
Deteksi penyusupan adalah aktivitas untuk mendeteksi penyusupan secara
cepat dengan menggunakan program khusus. Fungsinya adalah untuk mencatat
semua traffic data yang lewat. Hasil catatan itu dapat diperiksa untuk mengetahui
kehandalan dari sistem yang digunakan dan untuk mengetahui apakah ada orang
yang berusaha menembus sistem control center.
Fungsi ini mencakup dua buah pendekatan yaitu pendekatan pencegahan
(preemptory) dan pendekatan reaksi (reactionary). Pendekatan pencegahan,
program pendeteksi penyusupan ini harus dapat memperhatikan semua lalu lintas
jaringan. Jika ditemukan paket yang mencurigakan, maka progran ini harus dapat
melakukan tindakan yang perlu. Pendekatan reaksi, program pendeteksi penyusupan
ini hanya mengamati file log. Jika ditemukan paket yang mencurigakan, program
juga harus melakukan tindakan yang perlu.
13.3.2. Virtual Private Network (VPN)
Informasi pada control center tidak dapat diakses oleh pengguna yang tidak
berhak, sehingga harus diciptakan suatu mekanisme untuk menjaga informasi
bersifat terbatas. Aspek lain dalam VPN yang digunakan pada control center berupa
otentikasi dan identifikasi. Sistem ini dapat mengidentifikasi pihak di seberang VPN
yang berkomunikasi dengan control center. Dengan menggunakan VPN, maka setiap
transfer data antar komputer menunjukkan IP Address yang tidak sebenarnya (IP
Address yang sebenarnya disembunyikan).
Sebaiknya digunakan mesin khusus yang hanya akan menangani VPN.
Dengan demikian mesin VPN tidak dipasang bersama dengan firewall. Mesin VPN ini
berupa suatu router ke tujuan (jaringan lainnya). Tujuannya adalah
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 19
menyederhanakan kerja firewall karena hanya membutuhkan aturan filtering yang
lebih sedikit. Sehingga dapat dengan mudah diblok akses dari jaringan internal
langsung ke jaringan eksternal dan sebaliknya, untuk mencegah kebocoran
informasi.
13.3.3. Firewall
Firewall digunakan untuk menunjuk suatu komponen atau sekumpulan
komponen jaringan, yang berfungsi untuk membatasi akses antara dua jaringan,
yaitu antara jaringan LAN control center dengan jaringan WAN atau eksternal LAN.
Firewall dapat memenuhi tugas berikut ini:
• Mengimplementasikan kebijakan security di jaringan. Jika aksi tertentu tidak
diperbolehkan oleh kebijakan ini, maka firewall harus meyakinkan bahwa semua
usaha yang mewakili operasi tersebut harus digagalkan. Dengan semikian, semua
akses ilegal antar jaringan (tidak diotorisasikan) harus ditolak.
• Melakukan filtering, yaitu mewajibkan semua trafik yang ada untuk dilewatkan
melalui firewall bagi semua proses pemberian dan pemanfaatan layanan
informasi. Dalam hal ini, aliran paket data dari/menuju firewall, harus diseleksi
berdasarkan IP-address, nomor port, dan disesuaikan dengan kebijakan security.
• Firewall harus dapat merekam/mencatat even-even mencurigakan serta
memberitahu enjiner terhadap segala usaha menembus kebijakan security.
Data yang dikomunikasikan lewat protokol antar LAN atau LAN dengan WAN,
dibagi atas paket. Firewall harus dapat menganalisa paket ini, kemudian
memperlakukannya sesuai kondisi tertentu. Firewall harus dapat melakukan bloking
terhadap isi paket tersebut. Firewall juga harus mampu menjalan enkripsi dalam
otentikasi identitas pengguna dan melapisi transfer data dari intipan pihak lain yang
tidak berhak.
13.3.4. Access Control
Fungsi ini memberikan kontrol terhadap siapa saja yang dapat mengakses file
atau direktori dan hak akses yang dimiliki pengguna tersebut. Fungsi ini mampu
menjalankan tugas sebagai berikut:
• Mengijinkan akses
• Menolak akses
• Melakukan access mask dari pengguna yang tidak sah
• Melakukan aplikasi ke file dan subdirectory baru dalam sebuah directory
• Melakukan aplikasi ke file baru dalam sebuah directory.
• Melakukan aplikasi ke subdirectory baru dalam sebuah directory.
Fungsi ini juga dapat melakukan perijinan (permission) sebagai berikut:
• Permission untuk membaca file atau directory
• Permission untuk menulis ke file atau directory
• Permission untuk mengeksekusi atau mencari file atau directory
Fungsi kontrol dapat melakukan identifikasi yang menunjukkan pengguna
yang ditentukan oleh entry. Field identifikasi ini terdiri dari satu user identifier dan
satu grup identifier.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 20
13.3.5. Password
Semua fungsi di control center bersifat rahasia dan diproteksi sehingga harus
memiliki password. Tingkatan proteksi password ini harus berkisar dari “view only”
sampai dengan “full capability”.
13.4. Program Diagnostik
Program diagnostik disediakan untuk semua perangkat keras dan perangkat
lunak sistem pemrosesan di control center meliputi:
− Semua server dan workstation.
− Sub sistem komunikasi data.
− Peripheral komputer.
− Perangkat local area network (LAN).
− Perangkat Human Machine Interface.
Program tersebut dapat secara mudah dioperasikan secara otomatis dengan
prosedur interaktif, laporannya disimpan di historikal data, dan dicetak di printer.
Program diagnostik untuk komponen perangkat keras meliputi:
− CPU.
− Main memory.
− Harddisk drive.
− Semua fasilitas Human Machine Interface.
− Semua peripheral (logger, laser printer, dan lain-lain).
− Komponen perangkat keras LAN.
− Komunikasi ke semua RTU.
− Komunikasi di luar sistem ( dengan control center lainnya, workstation di luar
control center, link LAN PC, dan lain-lain).
14.Database Management System
Data Base Management System (DBMS) digunakan sebagai tempat
penyimpanan dan sumber data statik yang menerangkan model sistem tenaga.
Sistem tenaga DBMS digunakan secara bersama-sama untuk menginisialisasi teknik
dan pemeliharaan data.
Apabila ada penambahan data baru, data baru tersebut dapat divalidasi
secara on line dalam waktu secepat mungkin, sehingga model sistem tenaga
tersebut akan disimpan dalam file database real time yang akan menjamin kinerja
maupun integritas data.
Dari sudut pengguna, terdapat bermacam-macam mode operasi :
− Mode teknik dan pemeliharaan data (mode enjiner) digunakan untuk
memasukkan dan memperbaharui data statik yang menggambarkan model sistem
tenaga.
− Mode operasi (mode operator) akan digunakan oleh operator untuk mengatur
proses real time.
14.1. Database Real Time
Database real time berupa data variabel yang diperlukan oleh akuisisi real
time, untuk memasukkan data secara manual oleh operator atau data yang
dihasilkan dari application software processing.
Database real time didesain untuk memenuhi persyaratan kinerja sistem
termasuk waktu tanggap operasional dan kemampuan untuk pengembangan.
Selain itu juga memenuhi persyaratan dasar sebagai berikut :
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 21
− Menjamin keterkaitan yang sempurna antara pemakai program dalam mengolah
data dan setiap perubahan data harus dapat diterima oleh kedua perangkat lunak
aplikasi (SCADA dan EMS).
− Organisasi database didesain untuk mengoptimalkan efisiensi program yang
digunakan.
− Waktu akses data memenuhi keperluan untuk kontrol proses secara real time.
Struktur data base rael time diadaptasikan ke suatu jenis penyimpanan data
yang memenuhi kinerja yang optimal, yang diperlukan untuk mengakses,
menampilkan kembali, serta memperbaharui data.
Perubahan database realtime dapat dilakukan di semua workstation, namun
perubahan tersebut hanya dapat dilakukan oleh enjiner berdasarkan User ID dan
password serta mode operasi.
Data dapat dimanipulasi dalam beberapa format (integer, floating point,
character, logic, dan sebagainya).
Fungsi save dan restore mengijinkan pengguna untuk menyimpan isi
database dan mengembalikan data base.
14.2. Fasilitas Export Data
Perangkat lunak yang digunakan pada database historikal data dapat diakses
melalui PC yang terhubung pada jaringan di luar LAN.
Fasilitas ini diperlukan untuk mentransfer data real time secara dinamis, yang
dikonversikan dalam format lain ke sistem yang ada.
Selanjutnya, fasilitas ini dapat membuka sistem yang dapat digunakan oleh
perangkat lunak PC umumnya, misalnya dapat digunakan oleh program spread sheet
sistem manajemen database.
Keamanan control center tetap dijaga, dengan tidak diberi ijin untuk mengakses data
real time dari setiap perangkat lunak yang beroperasi di PC.
15. Digital Voice Recorder
15.1. Gambaran Umum
Digital Voice Recorder (DVR) merupakan peralatan yang berfungsi untuk
merekam suara secara digital. DVR menggantikan sistem perekam analog dengan
berbagai keunggulan, seperti dapat mencari dan memainkan kembali hasil rekaman
dengan cepat sementara proses perekaman dapat terus berlangsung. Gambar
berikut menunjukkan konfigurasi umum DVR.
DVR dapat merekam suara dari berbagai sumber, seperti saluran telepon,
radio, dan kanal-kanal audio lainnya. Memanfaatkan teknologi digital signal
processing (DSP), DVR merekam suara dengan tingkat kompresi 8:1. Perekaman
dapat didasarkan pada aktifitas pada saluran, berdasarkan panggilan ke tujuan
tertentu dengan sinyal DTMF, secara manual, atau perekaman terus-menerus.
Konfigurasi masing-masing kanal dapat diatur sesuai keperluan.
Hasil rekaman disimpan pada media penyimpan internal agar dapat diakses
dengan cepat yang kemudian dapat diarsip ke CD atau DVD.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 22
DVR menyediakan fasilitas yang memungkinkan pencarian rekaman dan
memainkan ulang dengan mudah dan cepat. Hasil rekaman pada media penyimpan
internal dan pada arsip CD/DVD dapat dicari berdasarkan kanal, nomor yang
dipanggil, dan waktu. Dengan menggunakan teknologi web, DVR dapat diakses
melalui jaringan TCP/IP, internet atau intranet baik untuk keperluan operasi maupun
administrasi.
Dengan memanfaatkan perangkat keras dan perangkat lunak yang standar, DVR
merupakan sistem perekam suara yang bersifat cost effective.
15.2. Diagram Blok
DVR terdiri atas control unit, storage unit, voice interface unit, dan audio
output interface. Control unit berfungsi mengkoordinasi seluruh operasi sistem
sedangkan storage unit menyimpan data rekaman. Voice interface unit berfungsi
mengubah sinyal suara ke format digital agar dapat disimpan dan diproses lebih
lanjut. Audio interface unit berfungsi untuk mendukung fasilitas playback. Diagram
blok DVR ditunjukkan pada gambar berikut:
15.3. Komponen Sistem
15.3.1. Control Unit
Control unit dilengkapi dengan network interface, dapat diintegrasikan ke
jaringan lokal, intranet, dan internet.
15.3.2. Storage Unit
Storage unit terdiri dari internal hard disk yang dilengkapi dengan DVDWriter.
15.3.3. Voice Interface Unit
Voice interface unit berfungsi untuk mengubah sinyal suara menjadi data
digital.
15.3.4. Audio Output Interface Unit
Unit ini dilengkapi dengan audio interface, amplifier, dan speaker stereo. Unit
ini juga mendukung fasilitas playback.
15.3.5. Perangkat Lunak
Ada tiga komponen utama sistem DVR, yaitu: Recorder Daemon, Monitoring
and Administration Web Pages, dan DVR Reader.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 23
16. Uninterruptible Power Supply (UPS)
16.1. Online UPS
Istilah ini mengacu pada topologi UPS sebagai berikut:
1. Input rectifier/charger yang menyetarakan tegangan input AC digunakan untuk
men-charge baterai yang kemudian digunakan untuk mensuplai inverter
2. Baterai mensuplai energi cadangan bila terjadi kehilangan daya
3. Inverter yang mensuplai daya dengan level kualitas konsistensi tinggi (frekuensi,
tegangan, dan lain-lain)
4. Static switch kapabilitas
16.2. Offline UPS
Istilah ini digunakan untuk menjelaskan topologi dimana inverter tidak
terkoneksi secara serial dengan tegangan AC, akan tetapi secara paralel, dalam
konfigurasi standby pasif. UPS ini tidak beroperasi kontinyu, namun hanya jika
tegangan suplai input AC melampaui toleransi.
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Fungsi SCADA – Edisi 1 Revisi 02 – Agustus 2005 24
16.3. Standarisasi
Standar yang digunakan untuk UPS ini adalah sebagai berikut:
1. IEC 62040-3
2. ENV 50091-3
Kedua standar ini tidak mencakup tiga tipe topologi UPS:
1. Passive standby
2. Line interactive
3. Double conversion
Standar-standar ini mendefinisikan beberapa istilah berikut:
1. Primary power: daya secara normal tersedia terus-menerus dan berasal
dari perusahaan listrik namun sekali-kali berasal dari generator milik
sendiri
2. Standby power
3. Normal AC input
4. Bypass AC input
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)
____________________________________________________________________________________________________________
Selasa, 16 Desember 2008
generator 01
GENERATOR (PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK)
1.Apakah generator ?
- Generator suatu mesin yang merubah tenaga mekanis menjadi tenaga
Listrik
2.Mengapa generator dapat mengubah tenaga listrik ?
-Menurut hukum Faraday Apabila suatu penghantar diputarkan dudalam medan magnit, sehingga memotong-motong garis gaya magnit maka pada ujung-ujung penghantar akan timbul ggl ( gaya gerak listrik) dengan satuan VOLTAGE.
PENGERTIAN GENERATOR.
Dilihat dari letak kutub : 1. Kutub dalam berputar pada rotor
2. Kutub Luar diam dipasang pada stator
Dilihat dari putaran medan terhadap rotor :
1. Generator sinkron (serempak): Kecepatan putaran medan magnit stator (Ns) sama dengan putaran medan rotor (Nr).
2. Generator Asinkron (tidak serempak) : Kecepatam medan magnit stator (Ns) tidak selalu sama dengan putaran medan rotor (Nr)
Dilihat dari jenis arus yang dibangkitkan :
1.Generator arus searah (DC)
2.Generator arus bolak-balik (AC)
Dilihat dari Phasa:
1.Generator AC 1 phasa
2.Generator AC 3 phasa.
Dilihat dari bentuk rotor :
1.Rotor kutub menonjol (selent pole) : Digunakan pada pembangkit RPM rendah
seperti PLTA, PLTD
2.Rotor kutub rata (silindris) : Digunakan pada pembangkit RPM tinggi seperti
pada PLTG, PLTU
PRINSIP KERJA GENERATOR : LIHAT HALAMAN 3 (DIKTAT)
KONSTRUKSI GENERATOR DC : LIHAT HALAMAN 4. gambar 2.2 pada (DIKTAT)
-Rotor ( Armature Winding ) hal 5 = Lilitan jangkar ( gambar 2-3)
-Stator : Terdiri dari kutub-kutub elektro magnetik (gambar 2-5) hal 6
-Komutator : berfungsi sebagai penyearah arus secara mekanis. Gb.2-6 hal 7
-Macam-macam Generator DC :
-1. Generator Shunt, 2. Generator Serie, 3. Generator Komphound
-Generator Komphound terdiri dari : Komphound panjang, dan pendek
-Digunakan pada las Listrik arus searah
PRINSIP KERJA GENERATOR (Hal : 2)
1. Generator bekerjanya berdasarkan hukum Faraday.(kaidah tangan kanan)
2. Apabila suatu batang penghantar digerakkan didalam suatu medan magnit, yang mempunyai garis gaya magnit dari arah kutub utara keekutub selatan.
3. Maka pada batang penghantar akan memotong-motong garis-garis gaya magnit , sehingga akan menimbulkan ggl (Gaya gerak listrik) atau EMF (Electro motive force) atau voltage AC
GENERATOR AC
1.Generator yang dipakai dilapangan produksi MIGAS :
- Synchroon generator 3 phase AC
- Brush less generator (generator tanpa sikat)
- Brushes generator (generator dengan sikat)
2. Konstruksi generator AC ( lihat gambar 2-8 halaman 10 )
1 Stator
2. Rotor
3.Prinsip dasar generator sinkron ( lihat gambar 2-9 lihat hal.11 )
E = 4,44 .f. N Q Kw Kw = faktor kumparan (kisar)
4.Kelas pada isolasi pada generator : A (105C); B (130.C) ; F (155.C) H(180C).
5. Jenis rotor dan stator pada generator AC kutub dalam (gb2-11 hal14)
4.Kumparan damper berfungsi membangkitkan arus listrik pada saat generator kehilangan kemagnitan, sehingga pada rotor masih mempunyai kutub-kutub maknit yang dibangkitkan oleh kumparan damper (lihat gambar 2-12 hal 15).
GENERATOR BRUSHLESS
1.Brushless generator : generator tanpa sikat, cocok digunakan dilapangan MIGAS sebab tidak menimbulkan bunga api
2.Unit exciter terletak pada rotor ikut berputar. (lihat gambar 2-13
3.Operasi dan bekerjanya : diterangkan
4.Frekwensi …………Ns = (60 f) / p atau Ns = (60 f)/P …..(lihat hal 18)
5.Jenis-jenis beban generator : Resistip; Induktip; Kapasitip.
6.Pengertian resistip, reaktance induktip, reaktance kapasitip, impedance (hal 20-23)
7.Pengertian Phasa : 3 fasa dan 1 fasa………….(hal 24)
8.Pengertian Daya pada generator AC : Daya pasip, aktip, reaktip dan power faktor (Cosphi) hal 25-28
PENGOPERASIAN GENERATOR
1. Data Generator : lihat hal 39.
2. Pengoperasian tanpa beban generator
- Rugi-rugi generator sinkron gambar 3-2
- Kurve test open circuit 3. Pengoperasian dengan beban : Resistip, induktip, kapasitip (hal 32-36)
4. Pengaturan AVR (Automatic Voltage Regulator) …….. (hal 36-38)
5. Pengaturan Frekwensi menggunakan governor
6. Komponen kontrol generator sinkron.
DATA GENERATOR (HAL 29)
1. Manufacturer
2.Part of model
3.Alternator type
4.Exiter type
5.Rating Voltage
6.Rated speed
7.Rated output power
8.Insullation class
9.Voltage regulator type, no load to full load
10.Frequensi regulation, no load to full load
PENGATURAN TEGANGAN AVR (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR)
UNIT PENTING PADA AVR (hal 37) – (gb.3-10)
1. SENSING CIRCUIT : berfungsi menyensor tegangan generator, menyearahkan dan memfilter tegangan dan hasil sinyal dc tsb dikirim keerror detector dan error amplifier.
2. ERROR DETECTOR: memberikan sinyal dc yang sesuai pada tegangan gen. Teg penjumlahan titik (summing junction) dibandingkan teg referensi akan menghasilkan selisih teg. (sinyal error), kemudian diteruskan ke error amplifier.
3. ERROR AMPLIFIER : Sinyal error akan mengemudikan power controler dg cara mengatur waktu pelepasan pada capasitor shg membangkitkan sdt phasa untuk mengatur sinyal penyalaan pd komponen SCR pada unit power control.
4. POWER CONTROL : Pd rangk,ini terdapat rangk.jembatan komponennya terdiri dari thyrestor (SCR). Besaran teg
PENGATURAN TEGANGAN DENGAN AVR
1.Unit AVR terdiri : a. Sensing elemen, b. Error detector, c. Error amplifier, d. Power controller, e. Stabiltas network.
2.Masing-masing fungsinya :
a. Sensing elemen : menyensor tegangan generator, menyearahkan dan menfilter tegangan, hasil signal dc dikirim ke error detector dan error amplifier.
b. Error detector : memberikan sinyal dc yg sesuai dg tegangan generator. Teg. penjumlahan titik (summing juntion) dibandingkan dg teg referensi menghasilkan selisih tegangan diteruskan keunit error amplifier
c. Error Amplifier : mengemudikan power controler dengan cara mengatur waktu pelepasan pada kapasitor membangkitkan sudut fasa untuk mengatur sinyal penyalaan pada komponen SCR pada unit power control.
d. Power controler : rangkaian bridgekomponennya terdiri dari SCR, besarnya teg.dan arus output power tergantung dari sudut penyalaan SCR.
e. Stabilitas network : menghasilkan kestabilan pada semua kondisi operasi AVR untuk mencegah terjadinya hunting.
GOVERNOR PADA GENERATOR
1.Komponen penting pada governur : a. Magnetic pick-up, b.Konverter
frekwensi ke tegangan. c. Speed summer. d. Control Amplifier ,
e. Actuator.
2 Uraian penjelasan :
a. Magnetic pick up : sebagai sensor kecepatan yang digunakan
untuk mengendalikan putaran mesin penggerak dan frekwensi
output generator.
b. Konverter frekwensi ke teg. yg dibaca dari sinyal magnetik picup
dikonversikan menjadi besaran tegangan.
c. Speed summer membedakan sinyal referensi dg sinyal teg. Hasil
konverter sinyal frek.yang dihasilkan oleh speed menjadi
tegangan. dan diberikan pada control amplifier.
d. Control amplifier berfungsi menguatkan dari beberapa sinyal
output hasil penjumlahan dari kedua sinyal tsb. Apabila sinyal
teg. Lebih rendah dari teg referensi maka output sinyal yang
dikeluarkan oleh control amplifier untuk menaikkan kecepatan
prime mover dan sebaliknya .
e. Actuator : memberikan respon sesuai dg. Sinyal output dari
control amplifier dg. Merubah jumlah bahan bakar gas turbin,
perubahan kecepatan pd. prime mover dilakukan hingga sinyal
teg. dari sensor kecepatan sama dg. Sinyal tegangan referensi.
PENGOPERASIAN TUNGGAL gb 3-13…..HAL 41
Sebelum generator dijalankan :
1.Pastikan rangkaian CB pada posisi terbuka
2.Atur selector switch pada posisi yang ditentukan untuk kondisi
operasi generator.
3. Letakkan voltage regulator pada posisi otomatis
Menempatkan satu generator pada jala-jala
1.Jalankan mesin penggerak dan natur putaran generator pada
ratingnya
2.Atur tegangan generator pada ratingnya
3.Atur frekwensi pada 50 HZ atau 60 Hz dengan cara mengatur
putaran mesin penggerak (prime mover)
4. Ketika menentukan bahwa bisa beroperasi pada tegangan dan frekwensi yang diperlukan, hubungkan circuit breaker dari bus generator ke saluran (feeder) .
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1.Apakah generator ?
- Generator suatu mesin yang merubah tenaga mekanis menjadi tenaga
Listrik
2.Mengapa generator dapat mengubah tenaga listrik ?
-Menurut hukum Faraday Apabila suatu penghantar diputarkan dudalam medan magnit, sehingga memotong-motong garis gaya magnit maka pada ujung-ujung penghantar akan timbul ggl ( gaya gerak listrik) dengan satuan VOLTAGE.
PENGERTIAN GENERATOR.
Dilihat dari letak kutub : 1. Kutub dalam berputar pada rotor
2. Kutub Luar diam dipasang pada stator
Dilihat dari putaran medan terhadap rotor :
1. Generator sinkron (serempak): Kecepatan putaran medan magnit stator (Ns) sama dengan putaran medan rotor (Nr).
2. Generator Asinkron (tidak serempak) : Kecepatam medan magnit stator (Ns) tidak selalu sama dengan putaran medan rotor (Nr)
Dilihat dari jenis arus yang dibangkitkan :
1.Generator arus searah (DC)
2.Generator arus bolak-balik (AC)
Dilihat dari Phasa:
1.Generator AC 1 phasa
2.Generator AC 3 phasa.
Dilihat dari bentuk rotor :
1.Rotor kutub menonjol (selent pole) : Digunakan pada pembangkit RPM rendah
seperti PLTA, PLTD
2.Rotor kutub rata (silindris) : Digunakan pada pembangkit RPM tinggi seperti
pada PLTG, PLTU
PRINSIP KERJA GENERATOR : LIHAT HALAMAN 3 (DIKTAT)
KONSTRUKSI GENERATOR DC : LIHAT HALAMAN 4. gambar 2.2 pada (DIKTAT)
-Rotor ( Armature Winding ) hal 5 = Lilitan jangkar ( gambar 2-3)
-Stator : Terdiri dari kutub-kutub elektro magnetik (gambar 2-5) hal 6
-Komutator : berfungsi sebagai penyearah arus secara mekanis. Gb.2-6 hal 7
-Macam-macam Generator DC :
-1. Generator Shunt, 2. Generator Serie, 3. Generator Komphound
-Generator Komphound terdiri dari : Komphound panjang, dan pendek
-Digunakan pada las Listrik arus searah
PRINSIP KERJA GENERATOR (Hal : 2)
1. Generator bekerjanya berdasarkan hukum Faraday.(kaidah tangan kanan)
2. Apabila suatu batang penghantar digerakkan didalam suatu medan magnit, yang mempunyai garis gaya magnit dari arah kutub utara keekutub selatan.
3. Maka pada batang penghantar akan memotong-motong garis-garis gaya magnit , sehingga akan menimbulkan ggl (Gaya gerak listrik) atau EMF (Electro motive force) atau voltage AC
GENERATOR AC
1.Generator yang dipakai dilapangan produksi MIGAS :
- Synchroon generator 3 phase AC
- Brush less generator (generator tanpa sikat)
- Brushes generator (generator dengan sikat)
2. Konstruksi generator AC ( lihat gambar 2-8 halaman 10 )
1 Stator
2. Rotor
3.Prinsip dasar generator sinkron ( lihat gambar 2-9 lihat hal.11 )
E = 4,44 .f. N Q Kw Kw = faktor kumparan (kisar)
4.Kelas pada isolasi pada generator : A (105C); B (130.C) ; F (155.C) H(180C).
5. Jenis rotor dan stator pada generator AC kutub dalam (gb2-11 hal14)
4.Kumparan damper berfungsi membangkitkan arus listrik pada saat generator kehilangan kemagnitan, sehingga pada rotor masih mempunyai kutub-kutub maknit yang dibangkitkan oleh kumparan damper (lihat gambar 2-12 hal 15).
GENERATOR BRUSHLESS
1.Brushless generator : generator tanpa sikat, cocok digunakan dilapangan MIGAS sebab tidak menimbulkan bunga api
2.Unit exciter terletak pada rotor ikut berputar. (lihat gambar 2-13
3.Operasi dan bekerjanya : diterangkan
4.Frekwensi …………Ns = (60 f) / p atau Ns = (60 f)/P …..(lihat hal 18)
5.Jenis-jenis beban generator : Resistip; Induktip; Kapasitip.
6.Pengertian resistip, reaktance induktip, reaktance kapasitip, impedance (hal 20-23)
7.Pengertian Phasa : 3 fasa dan 1 fasa………….(hal 24)
8.Pengertian Daya pada generator AC : Daya pasip, aktip, reaktip dan power faktor (Cosphi) hal 25-28
PENGOPERASIAN GENERATOR
1. Data Generator : lihat hal 39.
2. Pengoperasian tanpa beban generator
- Rugi-rugi generator sinkron gambar 3-2
- Kurve test open circuit 3. Pengoperasian dengan beban : Resistip, induktip, kapasitip (hal 32-36)
4. Pengaturan AVR (Automatic Voltage Regulator) …….. (hal 36-38)
5. Pengaturan Frekwensi menggunakan governor
6. Komponen kontrol generator sinkron.
DATA GENERATOR (HAL 29)
1. Manufacturer
2.Part of model
3.Alternator type
4.Exiter type
5.Rating Voltage
6.Rated speed
7.Rated output power
8.Insullation class
9.Voltage regulator type, no load to full load
10.Frequensi regulation, no load to full load
PENGATURAN TEGANGAN AVR (AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR)
UNIT PENTING PADA AVR (hal 37) – (gb.3-10)
1. SENSING CIRCUIT : berfungsi menyensor tegangan generator, menyearahkan dan memfilter tegangan dan hasil sinyal dc tsb dikirim keerror detector dan error amplifier.
2. ERROR DETECTOR: memberikan sinyal dc yang sesuai pada tegangan gen. Teg penjumlahan titik (summing junction) dibandingkan teg referensi akan menghasilkan selisih teg. (sinyal error), kemudian diteruskan ke error amplifier.
3. ERROR AMPLIFIER : Sinyal error akan mengemudikan power controler dg cara mengatur waktu pelepasan pada capasitor shg membangkitkan sdt phasa untuk mengatur sinyal penyalaan pd komponen SCR pada unit power control.
4. POWER CONTROL : Pd rangk,ini terdapat rangk.jembatan komponennya terdiri dari thyrestor (SCR). Besaran teg
PENGATURAN TEGANGAN DENGAN AVR
1.Unit AVR terdiri : a. Sensing elemen, b. Error detector, c. Error amplifier, d. Power controller, e. Stabiltas network.
2.Masing-masing fungsinya :
a. Sensing elemen : menyensor tegangan generator, menyearahkan dan menfilter tegangan, hasil signal dc dikirim ke error detector dan error amplifier.
b. Error detector : memberikan sinyal dc yg sesuai dg tegangan generator. Teg. penjumlahan titik (summing juntion) dibandingkan dg teg referensi menghasilkan selisih tegangan diteruskan keunit error amplifier
c. Error Amplifier : mengemudikan power controler dengan cara mengatur waktu pelepasan pada kapasitor membangkitkan sudut fasa untuk mengatur sinyal penyalaan pada komponen SCR pada unit power control.
d. Power controler : rangkaian bridgekomponennya terdiri dari SCR, besarnya teg.dan arus output power tergantung dari sudut penyalaan SCR.
e. Stabilitas network : menghasilkan kestabilan pada semua kondisi operasi AVR untuk mencegah terjadinya hunting.
GOVERNOR PADA GENERATOR
1.Komponen penting pada governur : a. Magnetic pick-up, b.Konverter
frekwensi ke tegangan. c. Speed summer. d. Control Amplifier ,
e. Actuator.
2 Uraian penjelasan :
a. Magnetic pick up : sebagai sensor kecepatan yang digunakan
untuk mengendalikan putaran mesin penggerak dan frekwensi
output generator.
b. Konverter frekwensi ke teg. yg dibaca dari sinyal magnetik picup
dikonversikan menjadi besaran tegangan.
c. Speed summer membedakan sinyal referensi dg sinyal teg. Hasil
konverter sinyal frek.yang dihasilkan oleh speed menjadi
tegangan. dan diberikan pada control amplifier.
d. Control amplifier berfungsi menguatkan dari beberapa sinyal
output hasil penjumlahan dari kedua sinyal tsb. Apabila sinyal
teg. Lebih rendah dari teg referensi maka output sinyal yang
dikeluarkan oleh control amplifier untuk menaikkan kecepatan
prime mover dan sebaliknya .
e. Actuator : memberikan respon sesuai dg. Sinyal output dari
control amplifier dg. Merubah jumlah bahan bakar gas turbin,
perubahan kecepatan pd. prime mover dilakukan hingga sinyal
teg. dari sensor kecepatan sama dg. Sinyal tegangan referensi.
PENGOPERASIAN TUNGGAL gb 3-13…..HAL 41
Sebelum generator dijalankan :
1.Pastikan rangkaian CB pada posisi terbuka
2.Atur selector switch pada posisi yang ditentukan untuk kondisi
operasi generator.
3. Letakkan voltage regulator pada posisi otomatis
Menempatkan satu generator pada jala-jala
1.Jalankan mesin penggerak dan natur putaran generator pada
ratingnya
2.Atur tegangan generator pada ratingnya
3.Atur frekwensi pada 50 HZ atau 60 Hz dengan cara mengatur
putaran mesin penggerak (prime mover)
4. Ketika menentukan bahwa bisa beroperasi pada tegangan dan frekwensi yang diperlukan, hubungkan circuit breaker dari bus generator ke saluran (feeder) .
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Kamis, 30 Oktober 2008
SYNCHRONIZING GENERATOR
SYNCHRONIZING GENERATOR
Synchronizing generator adalah memparalelkan kerja dua buah generator atau lebih untuk
mendapatkan daya sebesar jumlah generator tersebut dengan syarat syarat yang telah ditentukan.
Syarat syarat dasar dari parallel generator adalah sebagai berikut :
1. Mempunyai tegangan kerja yang sama
2. Mempunyai urutan phase yang sama
3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama
4. Mempunyai sudut phase yang sama
Dalam kerja parallel generator tidak cukup hanya berdasar pada syarat syarat diata s ada hal lain
yang perlu diketahui sebagai penjabaran syarat syarat diatas . Adapun penjabarannya sebagai
berikut:
1. Mempunyai tegangan kerja yang sama
Apa yang diharapkan dengan adanya tegangan kerja yang sama ? dengan adanya tegangan kerja
yang sama diharapkan pada saat diparalel dengan beban kosong power faktornya 1. Dengan
power factor 1 berarti tegangan antara 2 generator persisi sama .jika 2 sumber tegangan itu
berasal dari dua sumber yang sifatnya statis misal dari battery atau transformator maka tidak
akan ada arus antara kedunya. Namun karena dua sumber merupakan sumber tegangan yang
dinamis (diesel generator) Maka power factornya akan terjadi deviasi naik dan turun secara
periodic bergantian dan berlawanan. Mengapa bisa terjadi demikian ? Hal i ni terjadi karena
adanya sedikit perbedaan sudut phase yang sesekali bergeser karena factor gerak dinamis dari
diesel penggerak.Itu bisa dibuktikan dengan membaca secara bersamaan Rpm dari kedua genset
dalam keadaan sinkron misalnya Generator 1 mempunyai k ecepatan putar 1500 dan generator 2
mempunyai kecepatan putar 1501 maka terdapat selisih 1 putaran / menit Dengan perhitungan
1/1500 x 360 derajat maka terdapat beda fase 0,24 derajat dan jika dihitung selisih teganan
sebesar cos phi 0,24 derajat x teganga n nominal (400 V )- tegangan nominal (400 V ) dan
selisihnya sekitar V dan selisih tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus
sirkulasi antara 2 buah genset tersebut dan sifatnya tarik menarik . dan itu tidak membahayakan.
Dan pada saat dibebani bersama sama maka power faktornya akan relative sama sesuai dengan
power factor beban.
Memang sebaiknya dan idealnya masing masing generator menunjukkan power factor yang
sama. Namun jika terjadi power factor yang berbeda dengan selisih tidak terlalu ban yak tidak
terjadi akibat apa apa. Akibatnya salah satu genset yang mempunyai nilai power factor rendah
akan mempunyai nilai arus yang sedikit lebih tinggi. Yang penting diperhatikan adalah tidak
melebihi arus nominal dan daya nominal dari genset.
Sebagai contoh : Jika masing masing generator memikul beban 100 kw , dimana generator 1
dengan power factor 0,85 dan yang satu mempunyai power factor 0,75. Maka dengan
menggunakan rumus daya aktif didapat selisih arus dan itu tidak ada masalah, dan bisa saja
dianggap bahwa generator bekerja independent dengan arus tersebut.
Pada saat generator bekerja parallel perubahan arus excitasi akan merubah power factor , jika
arus excitasi diperkuat maka nilai power factor mengecil menjauhi satu, sebaliknya jika excitasi
dikurangi maka nilai power factor akan membesar mendekati 1.
Pada generator yang akan diparalel biasanya didalam alternatornya ditambahkan peralatan yang
dinamakan Droop kit . Droop kit ini berupa current transformer yang dipasang. disebagian lilitan
dan outputnya disambungkan ke AVR. Droop kit ini berfungsi untuk mengatur power factor
berdasarkan besarnya arus beban.. Sehingga pembagian beban kvar diharapkan sama pada kw
yang sama.
Pada panel panel kontrol modern sudah diperlengkapi dengan modul yang mana s udah terdapat
pengaturan Var generator dengan output yang disambungkan ke AVR generator . sehingga
secara otomatis masing masing genset berapapun beban kw power factor akan menjadi sama dan
seimbang. Hal ini diperuntukkan pada system yang mana system terse but parallel sesaat atau
transfer beban baik antara genset maupun dengan PLN.
Pada saat transfer beban secara soft transfer terjadi pemindahan beban, perubahan power factor
yang kecenderungan terjadi diatur secara otomatic oleh modul tersebut, sehingga pad a saat
transfer beban tidak terjadi perubahan power factor yang berarti.
Pada saat ini banyak pembangkit listrik rental yang terdapat pada PLTD PLTD seluruh
Indonesia, dimana pihak swasta menyewakan Gensetnya untuk menambah kapasitas daya
terpasang PLN. Pada kondisi ini sedikit berbeda dengan yang diuraikan diatas yaitu masalah
pembagian dan pengaturan power factor.
Pada genset rental sudah ditentukan berapa kw beban yang akan disupply dan berapa kwh energi
yang akan dikirim.Pada saat mulai memparalelkan t egangan tidak harus sama, karena pengaturan
kenaikan beban secara bertahap maka pengaturan penambaha excitasi juga bertahap sampai
didapatkan power factor yang dikehendaki. Kita bisa mengatur sendiri power factor yang akan
dioperasikan. Bisa 0,8 0,85 0,9 a tau 0,95 namun pada umumnya yang lebih disukai pada power
factor 0,9 . Mengapa kita bisa mengatur power factor sekehendak kita ? hal ini dikarenakan
kapasitas generator PLN jauh lebih besar dibandingkan generator rental, sehingga perubahan
power factor di generator rental tidak begitu mempengaruhi banyak meskipun ada.
Sebagai contoh : Beban system suatu kota atau pulau sebesar 55 mega watt dimana PLN
menyediakan 50 mega dan genset rental dapat beban 5 mega , Jika power factor beban yang ada
0,9 . dimana Pada saat itu Power factor genset PLN 0,9 sedangkan rental juga diset 0,9. Jika
suatu saat Power factor genset rental diturunkan menjadi 0,8 dengan mengurangi arus excitasi.
Maka perubahan power factor di pembangkit PLN menjadi 0,91 . sebaliknya jika power f actor
genset rental diatur menjadi 1 dengan menaikkan arus excitasi, power factor pembangkit PLN
menjadi 0,89 sehingga perubahan sebesar 0,01 diabaikan.
Pada saat hendak memparalelkan secara manual generator dengan Catu daya PLN yang sudah
berbeban atau generator lain yang sudah berbeban, apa yang mesti dilakukan ? Jika kita
menyamakan persis dengan tegangan line / jala jala,maka pada saat breaker close power factor
genset akan menunjuk 1 dan beban kw akan menunjuk pada posisi 0, jika kita menambah daya
output mesin perlahan lahan , maka power factor akan cenderung menuju ke kapasitif (leading)
dan memungkinkan terjadinya reverse power. Untuk menghindari tersebut maka setelah sinkron
penguatan excitasi dulu yang dinaikkan sampai cosphi menunjuk 0,7. seiring dengan itu naikkan
daya mesin dengan menaikkan speed adjuster. Pada saat beban naik , cosphi akan naik membesar
mendekati satu. Pada saat bersamaan excitasi diatur mencapai nilai 0,7 demikian seterusnya
sampai mencapai nilai yang diinginkan misalnya 1000 kw pada cos phi 0,85.
2. Mempunyai urutan phase yang sama
Yang dimaksud urutan phase adalah arah putaran dari ketiga phase. 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 dengan jarum jam. Hal ini dapat diukur dengan
alat phase sequence type jarum. Dimana jika pada saat mengukur jarum bergerak berputar
kekanan dinamakan CW dan jika berputar kekiri dinamakan CCW.
Disamping itu dikenal juga urutan phase ABC dan CBA. ABC identik dengan CW sedangkan
CBA identik dengan CCW.
Perlu diketahui bahwa dalam banyak generator mencantumkan symbol R,S,T,N ataupun
L1,L2,L3 ,N namun tidak selalu berarti bahwa urutan CW / ABC itu berarti RST atau L1L2L3
jika diukur urutan STR, TRS ,L2L3L1 itu juga termasuk CW/ABC .
Sebagai contoh : jika kabel penghantar yang keluar dari generator diseragamkan semua berwarna
hitam dan tidak ada kode sama sekali, apakah kita bisa membedakan secara visual atau
parameter listrik bahwa penghantar itu phasenya R , S , atau T tentu tidak. Kita hanya bisa
membedakan arah urutannya saja CW atau CCW. Apapun generatornya jika mempunyai arah
urutan yang sama maka dapat dikatakan mempunyai salah satu syarat dari parallel generator.
Sehingga bisa jadi pada dua generator yang sama urutan RST pada genset 1 dapat dihubungkan
dengan phase STR pada Genset 2 dan itu tidak ada masalah asal keduanya mempunyai arah
urutan yang sama.
3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama
Didalam dunia industri dikenal 2 buah system frekuensi yaitu 50 hz dan 60 hz . Dalam
operasionalnya sebuah genset bisa saja mempunyai frekuensi yang fluktuatif (berubah ubah)
karena factor factor tertentu. Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang
membatasi frekuensi pada minimal 48,5 hz dan maksimal 51,5 Hz. Namun pada genset genset
pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 hz sebagai overspeed.
Pada saat hendak parallel, dua buah genset tentu tidak mempunyai frekuensi yang sama persis.
Jika mempunyai frekuensi yang sama persis maka genset tidak akan bisa parallel karena sudut
phasanya belum match, salah satu harus dikurang sedikit atau dilebihi sedikit untuk mendapatkan
sudut phase yang tepat. Setelah dapat disinkron dan berhasil sinkron baru kedua genset
mempunyai frekuensi yang sama sama persis.
4. Mempunyai sudut phase yang sama
Mempunyai sudut phase yang sama bisa diartikan , kedua phase dari 2 genset mempunyai sudut
phase yang berhimpit sama atau 0 derajat. Dalam kenyataannya tidak memungkinkan
mempunyai sudut yang berhimpit karena genset yang berputar meskipun dilihat dari
parameternya mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan synchronoscope
pasti bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit
untuk mendapatkan sudut berhimpit dalam jangka waktu0,5 detik. Breaker membutuhkan waktu
tidak kurang dari 0,3 detik untuk close pada saat ada perintah close.
Dalam proses sinkron masih diperkenankan perbedaan sudut maksimal 10 derajat. Dengan
perbedaan sudut maksimal 10 derajat selisih tegangan yang terjadi berkisar 49 Volt.
Gambar : Skema closing window synchronizing.
Gambar : proses pergeseran fasa antar bus dan genset
Setelah genset berhasil dan telah bekerja sinkron/ parallel, apakah hal itu sudah dikataka n bahwa
genset sudah bekerja paralel dengan baik. Tentunya belum dikatakan sempurna sebuah usaha
paralel generator sebelum hal hal tersebut dibawah ini bisa di jalankan :
1. Generator set mempunyai system governor yang sama , electrical governor dengan e lectrical
governor , mekanik servo dengan mekanik servo hal ini akan berpengaruh terhadap kepekaan
respone terhadap beban kejut.
2. Agar genset pada saat sinkron dapat mensupply beban dengan seimbang dengan genset lain
maka masing masing genset dianjurkan untuk memiliki load sharing terutama untuk yang system
automatic.
3. Pada beban rendah maupun tinggi dianjurkan masing masing genset mempunyai power factor
yang relative sama. Baik pada sinkron manual maupun sinkron otomatic.
4. Pada saat pembebanan / beban kejut masing masing genset mempunyai response yang sama ,
hal ini berkaitan dengan penyetelan droop speed dan pengaturan speed control.
5. Pada saat pelepasan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan
dengan pengaturan speed dan voltage.
6. Pada saat pemasukan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan
dengan pengaturan speed dan Voltage.
7. Pada saat pembebanan tidak diperkenankan beban mengayun ayun dari genset satu ke genset
lainnya, dan harus pada kondi si konstan.
8. Pada dua genset yang berbeda kapasitasnya pembebanan pada masing masing genset
sebaiknya secara proporsional.
Pada peralatan modern saat ini sudah banyak diciptakan modul modul yang dapat
mengakomodasi kebutuhan synhcrone genset, berikut lo ad sharing, synchronizing, dependent
start stop, dan lain lain. Bahkan controlling dan monitoring dapat diakses jarak jauh baik
menggunakan kabel data ataupun wireless.
Berikut ini bisa dijelaskan mengenai fasilitas yang ada pada modul modul modern antara lain :
1. Dependent Start/ stop genset
Adalah fasilitas yang dapat mengatur berapa genset yang hidup menyesuaikan kebutuhan beban,
jika beban kecil maka memerintahkan genset yang lainnya untuk shutdown dengan soft
unloading terlebih dulu. Demikian juga b ila beban secara bertahap naik sampai melampaui
setting yang kita tetapkan maka genset yang lainnya akan diperintahkan start secara otomatis dan
sinkron otomatis.
2. Peak saving genset
Adalah fasilitas dalam modul yang berfungsi untuk memberikan tambahan daya pada trafo ,
sebagai contoh kapasitas terpasang suatu bangunan 2000 KVA beban puncak mencapai 1400 kw
, karena kondisi temperature dan suhu transformator sudah maksimal dan kritis , sedangkan
masih ada kecenderungan penambahan beban sehingga akan san gat beresiko, maka genset
dioperasikan paralel untuk memberikan tambahan daya. Pada saat beban sudah hampir mencapai
kapasitas maksimal trafo maka genset akan secara otomatis start dan otomatis akan parelel.
Beban trafo akan dibuat tetap sedangkan kelebiha nnya akan disupply oleh Genset. Jika suatu saat
beban menurun . maka otomatis genset akan diperintahkan untuk melepaskan beban dan shuting
down.
3. Base load kontrol
Base load kontrol adalah fasilitas dari modul yang mengatur beban genset secara konstan .
Sedangkan kelebihannya yang fluktuatif di supply oleh trafo.
Sebagai contoh bila sebuah rental genset dimana pihak rental harus memberikan daya sebasar
1000 kw secara kontinu maka genset bisa mensupply 1000 kw meskipun beban berubah ubah ,
kelebihan akan disupply oleh PLN .
Sebagai contoh lain dua buah generator 1000 KVA bekerja paralel dimana salah satu genset
Karena alasan teknis dibatasi hanya maksimal 500 Kw sedangkan genset yang satunya yang
mensupply beban sisanya .
4. Dapat dioperasikan jarak jauh dengan menggunakan kabel data sampai sejauh 300 meter.
Dalam operasional jarak jauh dapat dilakukan start dan stop engine, terbaca parameter listrik
antara lain kw,kva,kvar,volt, hz,cosphi,volt dc, running hours dll.
Pengaruh dan akibat yang ditimbulka n bila syarat syarat paralel generator tidak dipenuhi :
1. Pada generator yang diparalel dengan PLN , maka apabila generator yang akan diparalel
mempunyai tegangan lebih tinggi maka begitu breaker close generator tersebut mempunyai
power factor yang rendah, namun tidak membahayakan karena power factor di PLN masih
induktif dan berdaya besar.Dan apabila jika generator itu mempunyai tegangan yang lebih
rendah maka power factor akan bersifat kapasitif dan mempunyai kecenderungan akan terjadi
reverse power. Reverse power dibatasi pada level 5 % dari daya nominal.
Pada generator yang diparalel dengan generator pada saat sama sama belum berbeban, maka
apabila tegangan lebih tinggi power factor akan rendah ( induktif) namun sebaliknya power
factor genset yang lain akan juga rendah namun bersifat kapasitif. Hingga genset yang lain
mempunyai kecenderungan reverse power.
2. Jika urutan phase tidak sama system ABC di parallel
dengan system CBA, maka akan terjadi selisih tegangan sebesar 2 kali tegangan nominal ,hal it u
bisa dideteksi dengan diukur secara manual menggunakan voltmeter, pada saat synchronoscope
menunjuk 0 derajat, terdapat selisih sebesar 2 x 400 V.
3. Jika frekuensi tidak sama diparalelkan maka akan terjadi beberapa kemungkinan yaitu dari
yang paling ringan sampai yang paling berat. Sebagai contoh generator 1 mempunyai frekuensi
49 hz sedangkan generator 2 mempunyai frekuensi 50 hz. Dengan melihat synchronoscope maka
jarum akan berputar dengan kecepatan sudut 2 phi r/ detik atau 1putaran/ detik. Jika pad a saat
masuk pas pada sudut nol maka generator yang memiliki frekuensi lebih rendah akan mengalami
reverse power dimana pada saat terhubung sinkron fekuensi ada pada 49,5 Hz . Dan proteksi
reverse power akan bekerja mengamankan , namun jika pada saat masuk sinkron pas posisi
synchronoscope di sudut 180 derajat itu berarti terjadi selisih tegangan yang sangat besar
disamping kemungkinan reverse juga terjadi kerusakan yang fatal terhadap generator, di breaker
akan muncul arus yang besar dan menimbulkan percik an api yang besar dan diengine akan
terjadi hunting sesaat…dan hal itu bisa mengakibatkan kerusakan mekanis sampai patah pada
cransaft. Karena tekanan beban besar yang tiba tiba.
4. Jika sudut fase tidak sama namun kecenderungan frekuensi sama hanya akan m enyebabkan
hunting sesaat tanpa ada kemungkinan reverse power, namun juga sangat berbahaya jika berbeda
sudutnya terlalu besar , engine akan mengalami tekanan sesaat hingga hunting.
diposting oleh solichin @ 02:25 1 Komentar
Synchronizing generator adalah memparalelkan kerja dua buah generator atau lebih untuk
mendapatkan daya sebesar jumlah generator tersebut dengan syarat syarat yang telah ditentukan.
Syarat syarat dasar dari parallel generator adalah sebagai berikut :
1. Mempunyai tegangan kerja yang sama
2. Mempunyai urutan phase yang sama
3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama
4. Mempunyai sudut phase yang sama
Dalam kerja parallel generator tidak cukup hanya berdasar pada syarat syarat diata s ada hal lain
yang perlu diketahui sebagai penjabaran syarat syarat diatas . Adapun penjabarannya sebagai
berikut:
1. Mempunyai tegangan kerja yang sama
Apa yang diharapkan dengan adanya tegangan kerja yang sama ? dengan adanya tegangan kerja
yang sama diharapkan pada saat diparalel dengan beban kosong power faktornya 1. Dengan
power factor 1 berarti tegangan antara 2 generator persisi sama .jika 2 sumber tegangan itu
berasal dari dua sumber yang sifatnya statis misal dari battery atau transformator maka tidak
akan ada arus antara kedunya. Namun karena dua sumber merupakan sumber tegangan yang
dinamis (diesel generator) Maka power factornya akan terjadi deviasi naik dan turun secara
periodic bergantian dan berlawanan. Mengapa bisa terjadi demikian ? Hal i ni terjadi karena
adanya sedikit perbedaan sudut phase yang sesekali bergeser karena factor gerak dinamis dari
diesel penggerak.Itu bisa dibuktikan dengan membaca secara bersamaan Rpm dari kedua genset
dalam keadaan sinkron misalnya Generator 1 mempunyai k ecepatan putar 1500 dan generator 2
mempunyai kecepatan putar 1501 maka terdapat selisih 1 putaran / menit Dengan perhitungan
1/1500 x 360 derajat maka terdapat beda fase 0,24 derajat dan jika dihitung selisih teganan
sebesar cos phi 0,24 derajat x teganga n nominal (400 V )- tegangan nominal (400 V ) dan
selisihnya sekitar V dan selisih tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus
sirkulasi antara 2 buah genset tersebut dan sifatnya tarik menarik . dan itu tidak membahayakan.
Dan pada saat dibebani bersama sama maka power faktornya akan relative sama sesuai dengan
power factor beban.
Memang sebaiknya dan idealnya masing masing generator menunjukkan power factor yang
sama. Namun jika terjadi power factor yang berbeda dengan selisih tidak terlalu ban yak tidak
terjadi akibat apa apa. Akibatnya salah satu genset yang mempunyai nilai power factor rendah
akan mempunyai nilai arus yang sedikit lebih tinggi. Yang penting diperhatikan adalah tidak
melebihi arus nominal dan daya nominal dari genset.
Sebagai contoh : Jika masing masing generator memikul beban 100 kw , dimana generator 1
dengan power factor 0,85 dan yang satu mempunyai power factor 0,75. Maka dengan
menggunakan rumus daya aktif didapat selisih arus dan itu tidak ada masalah, dan bisa saja
dianggap bahwa generator bekerja independent dengan arus tersebut.
Pada saat generator bekerja parallel perubahan arus excitasi akan merubah power factor , jika
arus excitasi diperkuat maka nilai power factor mengecil menjauhi satu, sebaliknya jika excitasi
dikurangi maka nilai power factor akan membesar mendekati 1.
Pada generator yang akan diparalel biasanya didalam alternatornya ditambahkan peralatan yang
dinamakan Droop kit . Droop kit ini berupa current transformer yang dipasang. disebagian lilitan
dan outputnya disambungkan ke AVR. Droop kit ini berfungsi untuk mengatur power factor
berdasarkan besarnya arus beban.. Sehingga pembagian beban kvar diharapkan sama pada kw
yang sama.
Pada panel panel kontrol modern sudah diperlengkapi dengan modul yang mana s udah terdapat
pengaturan Var generator dengan output yang disambungkan ke AVR generator . sehingga
secara otomatis masing masing genset berapapun beban kw power factor akan menjadi sama dan
seimbang. Hal ini diperuntukkan pada system yang mana system terse but parallel sesaat atau
transfer beban baik antara genset maupun dengan PLN.
Pada saat transfer beban secara soft transfer terjadi pemindahan beban, perubahan power factor
yang kecenderungan terjadi diatur secara otomatic oleh modul tersebut, sehingga pad a saat
transfer beban tidak terjadi perubahan power factor yang berarti.
Pada saat ini banyak pembangkit listrik rental yang terdapat pada PLTD PLTD seluruh
Indonesia, dimana pihak swasta menyewakan Gensetnya untuk menambah kapasitas daya
terpasang PLN. Pada kondisi ini sedikit berbeda dengan yang diuraikan diatas yaitu masalah
pembagian dan pengaturan power factor.
Pada genset rental sudah ditentukan berapa kw beban yang akan disupply dan berapa kwh energi
yang akan dikirim.Pada saat mulai memparalelkan t egangan tidak harus sama, karena pengaturan
kenaikan beban secara bertahap maka pengaturan penambaha excitasi juga bertahap sampai
didapatkan power factor yang dikehendaki. Kita bisa mengatur sendiri power factor yang akan
dioperasikan. Bisa 0,8 0,85 0,9 a tau 0,95 namun pada umumnya yang lebih disukai pada power
factor 0,9 . Mengapa kita bisa mengatur power factor sekehendak kita ? hal ini dikarenakan
kapasitas generator PLN jauh lebih besar dibandingkan generator rental, sehingga perubahan
power factor di generator rental tidak begitu mempengaruhi banyak meskipun ada.
Sebagai contoh : Beban system suatu kota atau pulau sebesar 55 mega watt dimana PLN
menyediakan 50 mega dan genset rental dapat beban 5 mega , Jika power factor beban yang ada
0,9 . dimana Pada saat itu Power factor genset PLN 0,9 sedangkan rental juga diset 0,9. Jika
suatu saat Power factor genset rental diturunkan menjadi 0,8 dengan mengurangi arus excitasi.
Maka perubahan power factor di pembangkit PLN menjadi 0,91 . sebaliknya jika power f actor
genset rental diatur menjadi 1 dengan menaikkan arus excitasi, power factor pembangkit PLN
menjadi 0,89 sehingga perubahan sebesar 0,01 diabaikan.
Pada saat hendak memparalelkan secara manual generator dengan Catu daya PLN yang sudah
berbeban atau generator lain yang sudah berbeban, apa yang mesti dilakukan ? Jika kita
menyamakan persis dengan tegangan line / jala jala,maka pada saat breaker close power factor
genset akan menunjuk 1 dan beban kw akan menunjuk pada posisi 0, jika kita menambah daya
output mesin perlahan lahan , maka power factor akan cenderung menuju ke kapasitif (leading)
dan memungkinkan terjadinya reverse power. Untuk menghindari tersebut maka setelah sinkron
penguatan excitasi dulu yang dinaikkan sampai cosphi menunjuk 0,7. seiring dengan itu naikkan
daya mesin dengan menaikkan speed adjuster. Pada saat beban naik , cosphi akan naik membesar
mendekati satu. Pada saat bersamaan excitasi diatur mencapai nilai 0,7 demikian seterusnya
sampai mencapai nilai yang diinginkan misalnya 1000 kw pada cos phi 0,85.
2. Mempunyai urutan phase yang sama
Yang dimaksud urutan phase adalah arah putaran dari ketiga phase. 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 dengan jarum jam. Hal ini dapat diukur dengan
alat phase sequence type jarum. Dimana jika pada saat mengukur jarum bergerak berputar
kekanan dinamakan CW dan jika berputar kekiri dinamakan CCW.
Disamping itu dikenal juga urutan phase ABC dan CBA. ABC identik dengan CW sedangkan
CBA identik dengan CCW.
Perlu diketahui bahwa dalam banyak generator mencantumkan symbol R,S,T,N ataupun
L1,L2,L3 ,N namun tidak selalu berarti bahwa urutan CW / ABC itu berarti RST atau L1L2L3
jika diukur urutan STR, TRS ,L2L3L1 itu juga termasuk CW/ABC .
Sebagai contoh : jika kabel penghantar yang keluar dari generator diseragamkan semua berwarna
hitam dan tidak ada kode sama sekali, apakah kita bisa membedakan secara visual atau
parameter listrik bahwa penghantar itu phasenya R , S , atau T tentu tidak. Kita hanya bisa
membedakan arah urutannya saja CW atau CCW. Apapun generatornya jika mempunyai arah
urutan yang sama maka dapat dikatakan mempunyai salah satu syarat dari parallel generator.
Sehingga bisa jadi pada dua generator yang sama urutan RST pada genset 1 dapat dihubungkan
dengan phase STR pada Genset 2 dan itu tidak ada masalah asal keduanya mempunyai arah
urutan yang sama.
3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama
Didalam dunia industri dikenal 2 buah system frekuensi yaitu 50 hz dan 60 hz . Dalam
operasionalnya sebuah genset bisa saja mempunyai frekuensi yang fluktuatif (berubah ubah)
karena factor factor tertentu. Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang
membatasi frekuensi pada minimal 48,5 hz dan maksimal 51,5 Hz. Namun pada genset genset
pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 hz sebagai overspeed.
Pada saat hendak parallel, dua buah genset tentu tidak mempunyai frekuensi yang sama persis.
Jika mempunyai frekuensi yang sama persis maka genset tidak akan bisa parallel karena sudut
phasanya belum match, salah satu harus dikurang sedikit atau dilebihi sedikit untuk mendapatkan
sudut phase yang tepat. Setelah dapat disinkron dan berhasil sinkron baru kedua genset
mempunyai frekuensi yang sama sama persis.
4. Mempunyai sudut phase yang sama
Mempunyai sudut phase yang sama bisa diartikan , kedua phase dari 2 genset mempunyai sudut
phase yang berhimpit sama atau 0 derajat. Dalam kenyataannya tidak memungkinkan
mempunyai sudut yang berhimpit karena genset yang berputar meskipun dilihat dari
parameternya mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan synchronoscope
pasti bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit
untuk mendapatkan sudut berhimpit dalam jangka waktu0,5 detik. Breaker membutuhkan waktu
tidak kurang dari 0,3 detik untuk close pada saat ada perintah close.
Dalam proses sinkron masih diperkenankan perbedaan sudut maksimal 10 derajat. Dengan
perbedaan sudut maksimal 10 derajat selisih tegangan yang terjadi berkisar 49 Volt.
Gambar : Skema closing window synchronizing.
Gambar : proses pergeseran fasa antar bus dan genset
Setelah genset berhasil dan telah bekerja sinkron/ parallel, apakah hal itu sudah dikataka n bahwa
genset sudah bekerja paralel dengan baik. Tentunya belum dikatakan sempurna sebuah usaha
paralel generator sebelum hal hal tersebut dibawah ini bisa di jalankan :
1. Generator set mempunyai system governor yang sama , electrical governor dengan e lectrical
governor , mekanik servo dengan mekanik servo hal ini akan berpengaruh terhadap kepekaan
respone terhadap beban kejut.
2. Agar genset pada saat sinkron dapat mensupply beban dengan seimbang dengan genset lain
maka masing masing genset dianjurkan untuk memiliki load sharing terutama untuk yang system
automatic.
3. Pada beban rendah maupun tinggi dianjurkan masing masing genset mempunyai power factor
yang relative sama. Baik pada sinkron manual maupun sinkron otomatic.
4. Pada saat pembebanan / beban kejut masing masing genset mempunyai response yang sama ,
hal ini berkaitan dengan penyetelan droop speed dan pengaturan speed control.
5. Pada saat pelepasan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan
dengan pengaturan speed dan voltage.
6. Pada saat pemasukan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan
dengan pengaturan speed dan Voltage.
7. Pada saat pembebanan tidak diperkenankan beban mengayun ayun dari genset satu ke genset
lainnya, dan harus pada kondi si konstan.
8. Pada dua genset yang berbeda kapasitasnya pembebanan pada masing masing genset
sebaiknya secara proporsional.
Pada peralatan modern saat ini sudah banyak diciptakan modul modul yang dapat
mengakomodasi kebutuhan synhcrone genset, berikut lo ad sharing, synchronizing, dependent
start stop, dan lain lain. Bahkan controlling dan monitoring dapat diakses jarak jauh baik
menggunakan kabel data ataupun wireless.
Berikut ini bisa dijelaskan mengenai fasilitas yang ada pada modul modul modern antara lain :
1. Dependent Start/ stop genset
Adalah fasilitas yang dapat mengatur berapa genset yang hidup menyesuaikan kebutuhan beban,
jika beban kecil maka memerintahkan genset yang lainnya untuk shutdown dengan soft
unloading terlebih dulu. Demikian juga b ila beban secara bertahap naik sampai melampaui
setting yang kita tetapkan maka genset yang lainnya akan diperintahkan start secara otomatis dan
sinkron otomatis.
2. Peak saving genset
Adalah fasilitas dalam modul yang berfungsi untuk memberikan tambahan daya pada trafo ,
sebagai contoh kapasitas terpasang suatu bangunan 2000 KVA beban puncak mencapai 1400 kw
, karena kondisi temperature dan suhu transformator sudah maksimal dan kritis , sedangkan
masih ada kecenderungan penambahan beban sehingga akan san gat beresiko, maka genset
dioperasikan paralel untuk memberikan tambahan daya. Pada saat beban sudah hampir mencapai
kapasitas maksimal trafo maka genset akan secara otomatis start dan otomatis akan parelel.
Beban trafo akan dibuat tetap sedangkan kelebiha nnya akan disupply oleh Genset. Jika suatu saat
beban menurun . maka otomatis genset akan diperintahkan untuk melepaskan beban dan shuting
down.
3. Base load kontrol
Base load kontrol adalah fasilitas dari modul yang mengatur beban genset secara konstan .
Sedangkan kelebihannya yang fluktuatif di supply oleh trafo.
Sebagai contoh bila sebuah rental genset dimana pihak rental harus memberikan daya sebasar
1000 kw secara kontinu maka genset bisa mensupply 1000 kw meskipun beban berubah ubah ,
kelebihan akan disupply oleh PLN .
Sebagai contoh lain dua buah generator 1000 KVA bekerja paralel dimana salah satu genset
Karena alasan teknis dibatasi hanya maksimal 500 Kw sedangkan genset yang satunya yang
mensupply beban sisanya .
4. Dapat dioperasikan jarak jauh dengan menggunakan kabel data sampai sejauh 300 meter.
Dalam operasional jarak jauh dapat dilakukan start dan stop engine, terbaca parameter listrik
antara lain kw,kva,kvar,volt, hz,cosphi,volt dc, running hours dll.
Pengaruh dan akibat yang ditimbulka n bila syarat syarat paralel generator tidak dipenuhi :
1. Pada generator yang diparalel dengan PLN , maka apabila generator yang akan diparalel
mempunyai tegangan lebih tinggi maka begitu breaker close generator tersebut mempunyai
power factor yang rendah, namun tidak membahayakan karena power factor di PLN masih
induktif dan berdaya besar.Dan apabila jika generator itu mempunyai tegangan yang lebih
rendah maka power factor akan bersifat kapasitif dan mempunyai kecenderungan akan terjadi
reverse power. Reverse power dibatasi pada level 5 % dari daya nominal.
Pada generator yang diparalel dengan generator pada saat sama sama belum berbeban, maka
apabila tegangan lebih tinggi power factor akan rendah ( induktif) namun sebaliknya power
factor genset yang lain akan juga rendah namun bersifat kapasitif. Hingga genset yang lain
mempunyai kecenderungan reverse power.
2. Jika urutan phase tidak sama system ABC di parallel
dengan system CBA, maka akan terjadi selisih tegangan sebesar 2 kali tegangan nominal ,hal it u
bisa dideteksi dengan diukur secara manual menggunakan voltmeter, pada saat synchronoscope
menunjuk 0 derajat, terdapat selisih sebesar 2 x 400 V.
3. Jika frekuensi tidak sama diparalelkan maka akan terjadi beberapa kemungkinan yaitu dari
yang paling ringan sampai yang paling berat. Sebagai contoh generator 1 mempunyai frekuensi
49 hz sedangkan generator 2 mempunyai frekuensi 50 hz. Dengan melihat synchronoscope maka
jarum akan berputar dengan kecepatan sudut 2 phi r/ detik atau 1putaran/ detik. Jika pad a saat
masuk pas pada sudut nol maka generator yang memiliki frekuensi lebih rendah akan mengalami
reverse power dimana pada saat terhubung sinkron fekuensi ada pada 49,5 Hz . Dan proteksi
reverse power akan bekerja mengamankan , namun jika pada saat masuk sinkron pas posisi
synchronoscope di sudut 180 derajat itu berarti terjadi selisih tegangan yang sangat besar
disamping kemungkinan reverse juga terjadi kerusakan yang fatal terhadap generator, di breaker
akan muncul arus yang besar dan menimbulkan percik an api yang besar dan diengine akan
terjadi hunting sesaat…dan hal itu bisa mengakibatkan kerusakan mekanis sampai patah pada
cransaft. Karena tekanan beban besar yang tiba tiba.
4. Jika sudut fase tidak sama namun kecenderungan frekuensi sama hanya akan m enyebabkan
hunting sesaat tanpa ada kemungkinan reverse power, namun juga sangat berbahaya jika berbeda
sudutnya terlalu besar , engine akan mengalami tekanan sesaat hingga hunting.
diposting oleh solichin @ 02:25 1 Komentar
Minggu, 26 Oktober 2008
Senin, 20 Oktober 2008
indra muhamad 99 pupuk kaltim BONTANG: gardu tua 150 KV
indra muhamad 99 pupuk kaltim BONTANG: gardu tua 150 KV
udah senja jangan banyak gaya,,, !! kasih kesempatan yg muda biar tampil juga...!
perbanyak lah doa,,!
Jumat, 17 Oktober 2008
Kamis, 16 Oktober 2008
daya aktif & reaktif
Mengenal daya aktif, daya reaktif dan faktor daya
Maret 25, 2008
Menghitungnya:
> Daya reaktif harus diketahui satuannya VAR (Volt Ampere Reaktif)
> alatnya adalah VAR meter
> Daya aktif harus diketahui satuannya Watt tentunya dengan wattmeter
> kmudian watt dibagi VAR diperoleh cos phi.
Oke, saya awali dengan penjelas an mengenai daya listrik terlebih
dahulu. Seringkali terjadi kebingungan antara daya dan energi.
Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja.
Energi memiliki satuan Joule atau Btu. Sedangkan daya
didefinisikan sebagai laju energi yang diba ngkitkan atau
dikonsumsi. Satuan dari daya adalah Joule/detik atau watt. Maka
satuan energi listrik adalah watt -detik atau lebih populer dengan
watt-hour.
Daya dengan satuan watt disebut sebagai daya aktif (P). Daya inilah
yang dikonsumsi oleh berbagai mac am peralatan listrik. Selain daya
aktif, kita kenal daya reaktif. daya reaktif ini memiliki satuan VAR
atau volt ampere reaktif. Daya reaktif (Q) ini tidak memiliki
dampak apapun dalam kerja suatu beban listrik, dengan kata lain
daya reaktif ini tidak berguna bagi konsumen listrik. Gabungan
antara daya aktif dan reaktif adalah apparent power atau daya
nyata (S). Jika digambarkan dalam bentuk segitiga daya, maka
daya nyata direpresentasikan oleh sisi miring dan daya aktif
maupun reaktid direpresentasikan ole h sisi-sisi segitiga yang saling
tegak lurus.
Lalu, apa hubungannya dengan faktor daya? Faktor daya sering
disebut sebagai cos phi (cosine phi) dimana phi adalah sudut antara
daya nyata (S) dengan daya aktif (P). P sendiri sama dengan (S * cos
phi). Sedangkan Q (daya reaktif) sama dengan (S*sin phi) . Ingat,
cos phi tidak sama dengan efisiensi.
Analogi sederhananya adalah, ada suatu jalan dengan lebar tertentu
. Kemudian kita bariskan 10 orang pada jalan tersebut, ternyata
baru memakai 10% dari lebar jalan. Kemudian, kita tambahkan
menjadi 80 orang ternyata 80% lebar jalan dapat kita pergunakan.
Terlihat, dengan semakin banyak orang yang bisa kita masukkan ke
jalan tersebut, maka faktor pemanfaatan jalan juga semakin tinggi.
Tentu berbeda jika dari 1000 orang , kita suruh berjalan dalam
bentuk 10 baris jika dibandingkan dengan bentuk barisan berupa
80 baris.
Menjawab pertanyaan berikutnya, apa yang terjadi jika faktor
daya ( cos phi) tinggi dan apa yang terjadi jika rendah. Oke, kita
langsung masuk ke perhitungan saja supaya lebih mudah untuk
memahami efek dari faktor daya. Misalkan PLN menyuplai daya
pada suatu pabrik sebesar 500 kW berupa daya aktif. (ingat
satuannya!!!), pada rating tegangan 10kV. Kemudian hitung rugi -
rugi pada saluran distribusi daya yang dimiliki PLN jika faktor
daya beban konsumen sebesar 0,6 dan 0,9.
Dari persamaan diatas, terlihat bahwa daya aktif (P) = V*I*PF ,
dimana PF(power factor) adalah faktor daya atau cos phi. Maka
untuk faktor daya sebesar 0,6 akan kita dapat arus yang disuplai
PLN ke konsumen sebesar I = P/(V*PF) = 83,33 A . Sedangkan
untuk faktor daya pada beban konsumen sebesar 0,9 , besar arus
yang disuplai PLN sebesar I = 55,55 A. Jika kita bandingkan, untuk
daya aktif yang sama, PLN harus menyalurkan arus lebi h besar
jika faktor daya beban yang dimiliki konsumen lebih rendah. Arus
yang tinggi ini akan menyebabkan kenaikan rugi -rugi daya pada
saluran yang harus ditanggung oleh PLN. Perlu diingat, rugi -rugi
daya didefinisikan sebagai hasil perkalian antara kuadra t arus
dengan hambatan pada saluran listrik. Oleh karena itu, untuk
konsumen industri PLN mengenakan biaya tambahan berupa biaya
beban reaktif. Sedangkan untuk konsumen rumah tangga tidak ada
pos biaya beban reaktif.
Mungkin anda masih ingat beberapa waktu yang lalu, sempat
menjadi tren untuk menggunakan penghemat listrik pada rumah
tangga. Memang ada beberapa jenis penghemat listrik, salah
satunya memanfaatkan kapasitor untuk meningkatkan faktor daya,
sehingga daya reaktif yang dikonsumsi menurun. Sebenarn ya hal
itu tidak terlampau berguna bagi konsumen rumah tangga, karena
tidak ada biaya beban reaktif. Mengenai cara meningkatkan faktor
daya , insya ALLAH akan saya bahas di postingan berikutnya
Sebagai referensi untuk detail perhitungan, anda bisa membaca
buku Rangkaian Listrik karangan DR.Sudaryatno Sudirham.
Mudah dipahami.
BTU
BTU
Teknologi energi adalah teknologi yang terkait dengan bidang-bidang mulai dari sumber, pembangkitan, penyimpanan, konversi -energi dan pemanfaatannya untuk kebutuhan manusia. Sektor kebutuhan utama yang paling besar dalam jumlah untuk massa mendatang adalah sektor kelistrikan dan sektor transportasi.
Sumber energi dapat digolongkan menjadi dua bagian yaitu energi terbarukan dan energi tak terbarukan. Dalam pembangkitan energi beberapa sistem pembangkitan yang telah digunakan untk memenuhi kebutuhan energi didunia, seperti:
pembangkit listrik tenaga air /PLTA,
pembangkit listrik tenaga surya/PLTS,
pembangkit listrik tenaga uap dan gas/PLTU,PLTG,
pembangkit listrik panas bumi/PLTP,
pembangkit listrik tenaga angin/bayu/PLTB,
pembangkit listrik tenaga gelombang laut/PLTGL, dan
pembangkit listrik tenaga nuklir/PLTN
BEBERAPA SATUAN ENERGI
1. BTU
BTU adalah singkatan dari British thermal unit merupakan satuan energi yang digunakan di Amerika Serikat. Satuan ini juga masih sering dijumpai di Britania Raya pada sistem pemanas dan pendingin lama. Sekarang ini satuan ini mulai digantikan dengan satuan energi dari unit SI, yaitu Joule (J).
Satu Btu didefinisikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu 1 pound (sekitar 454 gram) air sebanyak 1 derajat Fahrenheit. 143 Btu dibutuhkan untuk mencairkan 1 pound es.
2. Elektronvolt
Elektronvolt (simbol eV) adalah sebuah satuan energi yang merupakan jumlah energi kinetik yang didapatkan oleh sebuah elektron tunggal yang tak terikat ketika elektron tersebut melalui sebuah perbedaan potensial elektrostatik satu volt, dalam vakum.
Satu elektronvolt adalah sejumlah energi yang kecil:
1 eV = 1.602 176 53 (14)×10−19 J. (Sumber: CODATA 2002, nilai yang direkomendasikan)
Satuan elektronvolt diterima (tetapi tidak dianjurkan) untuk digunakan dalam SI. Satuan ini banyak digunakan dalam fisika benda-padat, atomik, nuklir, dan partikel, seringkali dengan prefix SI m, k, M, atau G.
3.Joule
Joule (simbol J) adalah satuan SI untuk energi dengan basis unit kg.m2/s2.
[sunting]
Definisi
Joule diambil dari satuan unit yang didefinisikan sebagai besarnya energi yang dibutuhkan untuk memberi gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Oleh sebab itu, 1 joule sama dengan 1 newton meter (simbol: N.m).
Selain itu, satu joule juga adalah energi absolut terkecil yang dibutuhkan (pada permukaan bumi) untuk mengangkat suatu benda seberat satu kilogram setinggi sepuluh sentimeter.
Definisi satu joule lainnya:
Pekerjaan yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik sebesar satu coulomb melalui perbedaan potensial satu volt, atau satu coulomb volt (simbol: C.V).
Pekerjaan untuk menghasilkan daya satu watt terus-menerus selama satu detik, atau satu watt sekon (simbol: W.s).
Konversi
1 joule adalah sama dengan 107 erg.
1 joule is mendekati sama dengan:
6.241506363x1018 eV (elektron volt)
0.239 kal (kalori)
2.7778x10-7 kwh (kilowatt-hour)
2.7778x10-4 wh (watt-hour)
9.8692x10-3 liter-atmosfer
Sejarah
Nama joule diambil dari penemunya James Prescott Joule. Joule disimbolkan dengan huruf J. Istilah ini pertama kali diperkenalkan oleh Dr. Mayer of Heilbronn.
4.Kalori
Kalori adalah satuan panas untuk menaikkan suhu temperatur air 1 derajat Celsius. Satuan ini sebesar 4,2 joule.
ISOCHRONOUS DAN DROOP
ISOCHRONOUS DAN DROOP
Ada dua mode operasi governor, yaitu droop dan isochronous. Pada mode droop, governor sudah memiliki "setting point" Pmech (daya mekanik) yang besarnya sesuai dengan rating generator atau menurut kebutuhan. Dengan adanya "fixed setting" ini, output daya listrik generator nilainya tetap dan adanya perubahan beban tidak akan mengakibatkan perubahan putaran turbin (daya berbanding lurus dengan putaran).
Lain halnya dengan mode isochronous, "set point" putaran governor ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu (real time). Kemudian melalui internal proses di dalam governor (sesuai dengan kontrol logic dari manufaktur), governor akan menyesuaikan nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan daya listrik yang dibutuhkan sistem. Pada saat terjadi perubahan beban, governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban sehingga dengan pengaturan putaran ini diharapkan frekuensi listrik generator tetap berada di dalam "acceptable range" dan generator tidak mengalami "out of synchronization".
Senin, 13 Oktober 2008
SISTIM tenaga listrik
1. SISTEM TENAGA LISTRIK
1.1. Elemen Sistem Tenaga
Salah satu cara yang paling ekonomis, mudah dan aman untuk mengirimkan energi
adalah melalui bentuk energi listrik. Pada pusat pembangkit, sumberdaya energi
primer seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan batubara), hidro, panas bumi,
dan nuklir diubah menjadi energi listrik. Generator sinkron mengubah energi mekanis
yang dihasilkan pada poros turbin menjadi energi listrik.
Melalui transformator penaik tegangan (step-up transformer), energi listrik ini
kemudian dikirimkan melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat -
pusat beban. Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah arus yang
mengalir pada saluran transmisi yang de ngan demikian berarti rugi -rugi panas (heatloss)
I2R dapat dikurangi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan
tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, melalui transformator
penurun tegangan (step-down transformer).
Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini
diubah menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi mekanis (motor),
penerangan, pemanas, pendingin, dan sebagainya.
Satuan listrik :
Arus listrik (I) => ampere
Tegangan listrik (V) = beda potensial => volt
Tahanan (R) = resistansi => ohm
Reaktansi (X)=> ohm
Impedansi (Z)= R jX => ohm
Daya (S) = P jQ => volt ampere
Daya aktif (P) => watt
Daya reaktif (Q) => volt ampere reaktif
Energi (E) => watt-hour (watt-jam)
Faktor daya (cos ) => tidak ada satuan
1.2. Pusat Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan bahan bakar minyak, gas alam, atau
batubara untuk membangkitkan panas dan uap pada BOILER. Uap ini kemudian
dipergunakan untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan sebuah
generator sinkron. Uap yang telah melalui turbin kemudian menjadi uap bertekanan
dan bersuhu rendah. Uap ini kemudian dilewatkan melalui kondenser yang menyerap
panas uap tersebut sehingga uap tersebut berub ah menjadi air yang kemudian
dipompakan kembali menuju boiler.
1.3. Pusat Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Sebagaimana halnya Pusat Listrik Tenaga Diesel, PLTG merupakan mesin dengan
proses pembakaran dalam ( internal combustion). Bahan baker berupa minyak atau
gas alam dibakar di dalam ruang pembakar ( combustor). Udara yang memasuki
kompresor setelah mengalami tekanan bersama -sama dengan bahan baker
disemprotkan ke ruang pembakar untuk melakukan proses pembakaran. Gas panas
sebagai hasil pembakaran i ni kemudian bekerja sebagai fluida yang memutar roda
turbin yang terkopel dengan generator sinkron.
1.4. Pusat Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Pada reactor air tekan (pressurized water reactor) terdapat dua rangkaian yang
seolah-olah terpisah. Pada rangkaian pertama bahan baker uranium-235 yang
diperkaya dan tersusun dalam pipa -pipa berkelompok, disundut untuk menghasilkan
panas dalam reactor. Karena air dalam bejana penuh, maka tidak terjadi pembentukan
uap, melainkan air menjadi panas dan bertekana n. Air panas yang bertekanan tersebut
kemudian mengalir ke rangkaian kedua melalui suatu generator uap yang terbuat dari
baja. Generator uap ini kemudian menghasilkan uap yang memutar turbin dan proses
selanjutnya mengikuti siklus tertutup sebagaimana berl angsung pada turbin uap
PLTU.
1.5. Pusat Listrik Tenaga Air (PLTA)
Penggunaan tenaga air mungkin merupakan bentuk konversi energi tertua yang
pernah dikenal manusia. Perbedaan vertical antara batas atas dengan batas bawah
bendungan di mana terletak turbin air, dikenal sebagai tinggi terjun. Tinggi terjun ini
mengakibatkan air yang mengalir akan memperoleh energi kinetic yang kemudian
mendesak sudu-sudu turbin. Bergantung kepada tinggi terjun dan debit air, dikenal
tiga macam turbin yaitu: Pelton, Francis dan Kaplan.
2. DASAR ELEKTROMEKANIK
2.1. Konversi Energi Elektromekanik
Konversi energi baik dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun
sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung mela lui
medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari satu system ke system lainnya,
sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan
menjadi energi system lainnya. Dengan demikian, medan magnet di sini selain
berfungsi sebagai tempat penyimpanan energi juga sekaligus sebagai medium untuk
mengkopel perubahan energi.
Dengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energi elektromekanik
dapat dinyatakan sebagai berikut (untuk motor):
(Energi Listrik sebagai input) = (Energi Mekanik sebagai output + Energi panas) +
(Energi pada medan magnet dan rugi -rugi magnetic)
atau dalam persamaan differensial, konversi energi dari elektris ke mekanis adalah sebagai
berikut:
dWE = dWM + dWF
Ini hanya berlaku ketika proses konversi energi sedang berlangsung pada keadaan dinamis yang
transient. Untuk keadaan tunak, dimana fluks merupakan harga yang konstan, maka
dWF = 0
dWE = dWM
2.2. Gaya Gerak Listrik
Apabila sebuah konduktor digerakkan tegak lurus sejauh ds memotong suatu medan
magnet dengan kerapatan fluks B, maka perubahan fluks pada konduktor dengan
panjang efektif l adalah:
d = B l ds
Dari Hukum Faraday diketahui bahwa gaya gerak listrik (ggl)
E = d/dt
Maka e = B l ds/dt; dimana ds/dt = v = kecepatan
Jadi, e = B l v
2.3. Kopel
Arus listrik I yang dihasilkan di dalam suatu medan magnet dengan kerapatan fluks B
akan menghasilkan suatu gaya F sebesar:
F = B I l
Jika jari-jari rotor adalah r, maka kopel yang dibangkitkan adalah
T = F r
Perlu diingat bahwa saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak di dalam medan
magnet da seperti diketahui akan menimbulkan gaya gerak listrik yang merupakan
reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses konversi energi listrik
menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangs ung, tegangan sumber harus lebih
besar daripada gaya gerak listrik lawan.
Begitu pula, suatu gerak konduktor di dalam medan magnet akan membangkitkan
tegangan e = B l V dan bila dihubungkan dengan beban, akan mengalir arus listrik I
atau energi mekanik berubah menjadi energi listrik (generator). Arus listrik yang
mengalir pada konduktor tadi merupakan medan magnet pula dan akan berinteraksi
dengan medan magnet yang tel ah ada (B). Interaksi medan magnet merupakan gaya
reaksi (lawan) terhadap gerak mekanik yang diberikan. Agar konversi energi mekanik
ke energi listrik dapat berlangsung, energi mekanik yang diberikan haruslah lebih
besar dari gaya reaksi tadi.
2.4. Mesin Dinamik Elementer
Pada umumnya mesin dinamik terdiri atas bagian yang berputar disebut rotor dan
bagian yang diam disebut stator. Di antara rotor dan stator terdapat celah udara. Stator
merupakan kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu dan roto r merupakan
kumparan jangkar dengan belitan konduktor yang saling dihubungkan ujungnya (lihat
gambar) untuk mendapatkan tegangan induksi (ggl).
Jika kumparan rotor diputar dengan arah berlawanan dari arah jarum jam, tegangan
akan dibangkitkan dengan arah yang berlawanan pada kedua ujung rotor yang tidak
dihubungkan.
Simulasi mesin dinamis (generator) dapat dilihat pada situs ini.
http://www.sciencejoywagon.com/physicszone/lesson/otherpub/wfendt/generatorengl
.htm
2.5. Interaksi Medan Magnet
Kerja suatu mesin dinamis dapat juga dilihat dari segi adanya interaksi antar medan
magnet stator dan rotor, yaitu:
F = B I l
Seperti diketahui, arus listrik (I) pada persamaan di atas akan menimbulkan fluks juga
di sekitar konduktor yang dilalui. Bila kerapatan fluks akibat arus listrik dinyatakan
dengan Bs (pada stator), sedang kerapatan fluks akibat kumparan medan adalah B r
(pada rotor), maka dapat dituliskan:
T = K Br Bs sin
Dimana
adalah sudut antara kedua sumbu medan magnet B r dan Bs
K adalah konstanta l x r
Sudut dikenal sebagai sudut kopel atau sudut daya dengan harga maksimum =
90o. Dengan menganggap Br dan Bs sebagai fungsi arus rotor dan arus stator,
persamaan kopel menjadi:
T = K Ir Is sin
Dengan demikian, kopel terjadi sebagai interaksi antara dua medan magnet atau dua
arus.
2.6. Derajat Listrik
Pada setiap satu kali putaran mesin, tegangan induksi yang ditimbulkan sudah
menyelesaikan p/2 kali putaran. Maka untuk mesin 4 kutub, satu kali putaran mekanik
mesin (360o) berarti sama dengan dua kali putaran listrik (720 o). Persamaan
umumnya adalah sebagai berikut:
e = (p/2) m
p = jumlah kutub mesin
e = sudut listrik
m = sudut mekanik
2.7. Frekuensi
Dari persamaan di atas, diketahui bahwa untuk setiap satu siklus tegangan listrik yang
dihasilkan, mesin telah menyelesaikan p/2 kali putaran. Karena itu frekuensi
gelombang tegangan adalah:
f = (p/2) (n/60)
n = rotasi per menit
n/60 = rotasi perdetik
Kecepatan sinkron untuk mesin arus bolak -balik lazim dinyatakan dengan
ns = 120 (f/p)
Jadi misalnya untuk generator sinkron yang bekerja dengan frekuensi 50 putaran per
detik dan mempunyai jumlah kutub p=2, maka kecepatan berputar mesin tersebut
adalah:
ns = (120 x 50)/2 = 3000 rpm.
Sumber lainnya tentang elektromagnetik:
http://www.physics.uiowa.edu/~umallik/adventure/in duction.htm
3. MOTOR INDUKSI
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas penggunaannya.
Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber
tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relative
antara putaran rotor dengan medan putar ( rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus
stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan
medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (n s = 120f/2p). Medan putar pada
stator tersebut akan memotong konduktor -konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus;
dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan ikut berputar mengikuti medan putar stator.
Perbedaan putaran relative antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan
memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada
rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran r otor pun akan bertambah besar.
Jadi , bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun. Dikenal dua tipe motor
induksi yaitu motor induksi dengan rotor belitan dan rotor sangkar.
Gambar motor induksi.
Sumber : http://www.automatedbuildings.com/news/jul01/art/abbd/abbd.htm
3.1. Medan Putar
Sumber : http://www.tpub.com/doeelecscience/electricalscience2144.htm
Sebelum kita membahas bagaimana rotating magnetic field (medan putar)
menyebabkan sebuah motor berputar, marilah kita tinjau bagaimana medan putar ini
dihasilkan. Gambar berikut menunjukkan sebuah stato r tiga fasa dengan suplai arus
bolak balik tiga fasa pula.
Belitan stator terhubung wye (Y). Dua belitan pada masing-masing fasa dililitkan
dalam arah yang sama. Sepanjang waktu, medan magnet yang dihasilkan oleh setiap
fasa akan tergantung kepada arus yan g mengalir melalui fasa tersebut. Jika arus listrik
yang melalui fasa tersebut adalah nol ( zero), maka medan magnet yang dihasilkan
akan nol pula. Jika arus mengalir dengan harga maksimum, maka medan magnet
berada pada harga maksimum pula. Karena arus yang mengalir pada system tiga fasa
mempunyai perbedaan 120o, maka medan magnet yang dihasilkan juga akan
mempunyai perbedaan sudut sebesar 120 o pula.
Ketiga medan magnet yang dihasilkan akan membentuk satu medan, yang akan
beraksi terhadap rotor. Untuk motor induksi, sebuah medan magnet diinduksikan
kepada rotor sesuai dengan polaritas medan magnet pada stator. Karenanya, begitu
medan magnet stator berputar, maka rotor juga berputar agar bersesuaian dengan
medan magnet stator.
Gambar belitan stator tiga fasa.
Pada sepanjang waktu, medan magnet dari masing -masing fasa bergabung untuk
menghasilkan medan magnet yang posisinya bergeser hingga beberapa derajat. Pada
akhir satu siklus arus bolak balik, medan magnet tersebut telah bergeser hingga 360 o,
atau satu putaran. Dan karena rotor juga mempunyai medan magnet berlawanan arah
yang diinduksikan kepadanya, rotor juga akan berputar hingga satu putaran.
Penjelasan mengenai ini dapat dilihat pada gambar selanjutnya.
Putaran medan magnet dijelaskan pada gambar di bawa h dengan “menghentikan”
medan tersebut pada enam posisi. Tiga posisi ditandai dengan interval 60o pada
gelombang sinus yang mewakili arus yang mengalir pada tiga fasa A,B, dan C. Jika
arus mengalir dalam suatu fasa adalah positif, medan magnet akan menimbu lkan
kutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan A’, B’, dan C’.
Gambar putaran motor induksi dan medan putar.
Pada posisi T1, arus pada fasa C berada pada harga positif maksimumnya. Pada saat
yang sama, arus pada fasa A dan B berada pada separuh harga negative
maksimumnya. Medan magnet yang dihasilkan terbentuk secara vertical dengan arah
ke bawah, dengan kekuatan medan maksimum terjadi sepanjang fasa C, antara kutub
C (utara) dengan C’ (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan -medan yang
lebih lemah yang dihasilkan sepanjang fasa A dan B, dengan kutub -kutub A’ dan B’
menjadi kutub-kutub utara dan kutub-kutub A dan B menjadi kutub-kutub selatan.
Pada posisi T2, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak 60 derajat listrik. Pada
posisi ini, arus dalam fasa A telah naik hingga harga negative maksimumnya. Arus
pada fasa B mempunya arah yang berlawanan dan berada pada separuh harga
maksimum positifnya. Begitu pula arus pada fasa C telah turun hingga separuh dari
harga maksimum positifnya. Medan m agnet yang dihasilkan terbentuk ke kiri arah
bawah, dengan kekuatan medan maksimum sepanjang fasa A, antara kutub -kutub A’
(utara) dan A (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan -medan yang lebih
lemah yang timbul sepanjang fasa B dan C, dengan kutub -kutub B dan C menjadi
kutub-kutub utara dan kutub-kutub B’ dan C’ menjadi kutub -kutub selatan. Di sini
terlihat bahwa medan magnet pada stator motor secara fisik telah berputar sebanyak
60o.
Pada posisi T3, gelombang sinus arus berputar lagi 60 derajat lis trik dari posisi
sebelumnya hingga total rotasi pada posisi ini sebesar 120 derajat listrik. Pada posisi
ini, arus dalam fasa B telah naik hingga mencapai harga positif maksimumnya. Arus
pada fasa A telah turun hingga separuh dari harga negative maksimumny a, sementara
arus pada fasa C telah berbalik arah dan berada pada separuh harga negative
maksimumnya pula. Medan magnet yang dihasilkan mengarah ke atas kiri, dengan
kekuatan medan maksimum sepanjang fasa B, antara kutub B (utara) dan B’ (selatan).
Medan magnet ini dibantu oleh medan-medan yang lebih lemah sepanjang fasa A dan
C, dengan kutub-kutub A’ dan C’ menjadi kutub -kutub utara dan kutub-kutub A dan
C menjadi kutub-kutub selatan. Sehingga terlihat di sini bahwa medan magnet pada
stator telah berputar 60o lagi dengan total putaran sebesar 120 o.
Pada posisi T4, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak 180 derajat listrik dari
titik T1 sehingga hubungan antara arus -arus fasa adalah indentik dengan posisi T1
kecuali bahwa polaritasnya telah berbalik. Karena fasa C kembali pada harga
maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fasa C kembali berada pada
harga maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fasa C akan memiliki
kekuatan medan maksimum. Meskipun demikian, dengan arus yang mengalir dalam
arah yang berlawanan pada fasa C, medan magnet yang timbul mempunyai arah ke
atas antara kutub C’ (utara) dan C (selatan). Terlihat bahwa medan magnet sekarang
telah berotasi secara fisik sebanyak 180o dari posisi awalnya.
Pada posisi T5, fasa A berada pada harga positif maksimumnya, yang mengha silkan
medan magnet ke arah atas sebelah kanan. Kembali, medan magnet secara fisik telah
berputar 60o dari titik sebelumnya sehingga total rotasi sebanyak 240 o. Pada titik T6,
fasa B berada pada harga maksimum negative yang menghasilkan medan magnet ke
arah bawah sebelah kanan. Medan magnet pun telah berotasi sebesar 60 o dari titik T5
sehingga total rotas adalah 300 o.
Akhirnya, pada titik T7, arus kembali ke polaritas dan nilai yang sama seperti pada
Posisi T1. Karenanya, medan magnet yang dihasilkan pada p osisi ini akan identik
dengan pada posisi T1. Dari pembahasan ini, terlihat bahwa untuk satu putaran penuh
gelombang sinus listrik (360o), medan magnet yang timbul pada stator sebuah motor
juga berotasi satu putaran penuh (360 o). Sehingga, dengan menerapkan tiga-fasa AC
kepada tigfa belitan yang terpisah secara simetris sekitar stator, medan putar ( rotating
magnetic field) juga timbul.
3.2. SLIP
Jika arus bolak balik dikenakan pada belitan stator dari sebuah motor induksi, sebuah
medan putar timbul. Medan putar ini memotong batang rotor dan menginduksikan
arus kepada rotor. Arah aliran arus ini dapat ditentukan dengan menggunakan aturan
tangan kiri untuk generator.
Arus yang diinduksikan ini akan menghasilkan medan magnet di sekitar penghantar
rotor, berlawanan polaritas dari medan stator, yang akan mengejar medan magnet
pada stator. Karena medan pada stator terus menerus berputar, rotor tidak pernah
dapat menyamakan posisi dengannya alias selalu tertinggal dan karenanya akan terus
mengikuti putaran medan pada stator sebagaimana ditunjukkan pada gambar di
bawah ini.
Gambar Induction Motor
Dari penjelasan di atas, terlihat bahwa rotor pada motor induksi tidak pernah dapat berputar
dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan putar. Jika kecep atan rotor sama dengan
keceparan medan putar stator, maka tidak ada gerak relatif antara keduanya, dan tidak akan ada
induksi EMF kepada rotor. Tanpa induksi EMF ini, tidak akan ada interaksi medan yang
diperlukan untuk menimbulkan gerak. Rotor, karenanya ahrus berputar dengan kecepatan yang
lebih rendah dari kecepatan medan putar stator jika gerak relatif tersebut harus ada antara
keduanya.
Persentase perbedaan antara kecepatan rotor dan kecepatan medan putar disebut dengan slip.
Semakin kecil slip, semakin dekat pula kecepatan rotor dengan kecepatan medan putar. Persen
slip dapat dicari menggunakan Equation (12 -1).
dimana
NS= kecepatan sinkron (rpm) NR= kecepatan rotor (rpm)
Kecepatan medan putar atau kecepatan sinkron dari suatu motor dapat dicari den gan
menggunakan Equation (12-2).
dimana
Contoh: Sebuah motor induksi dua kutub, 60 Hz, mempunyai kecepatan pada beban penuh
sebesar 3554 rpm. Berapakah persentase slip pada beban penuh?
Solusi:
3.3. Torque
Torque motor induksi AC tergantug kepada kekuatan medan rotor dan stator yang
saling berinteraksi dan hubungan fasa antara keduanya. Torque dapat dihitung dengan
Equation (12-3).
dimana
Selama operasi normal, K, , dan cos adalah konstan, sehingga torque
berbanding lurus dengan arus rotor. Arus rotor meningkat dengan proporsi yang sama
dengan slip. Perubahan torque terhadap slip menunjukkan bahwa begitu slip naik dari
nol hingga –10%, torque naik secara linier. Begitu torqu e dan slip naik melebihi
torque beban penuh, maka torque akan mencapai harga maksimum sekitar 25% slip.
Torque maksimum disebut breakdown torque motor. Jika beban dinaikkan melebihi
titik ini, motor akan stall dan segera berhenti. Umumnya, breakdown torque
bervariasi dari 200 hingga 300% torque beban penuh. Torque awal ( starting torque)
adalah nilai torque pada 100% slip dan normalny 150 hingga 200% torque beban
penuh. Seiring dengan pertambahan kecepatan dari rotor, torque akan naik hingga
breakdown torque dan turun mencapai nilai yang diperlukan untuk menarik beban
motor pada kecepatan konstan, biasanya antara 0 – 10%. Gambar berikut
menunjukkan karakteristik Torque terhadap slip.
3.4. Motor Satu Fasa
Jika dua belitan stator dengan impedansi ya ng tidak sama dipisahkan sejauh 90
derajat listrik dan terhubung secara parallel ke sumber satu fasa, medan yang
dihasilkan akan tampak berputar. Ini disebut dengan pemisahan fasa (phase splitting).
Pada motor fasa terpisah (split-phase motor), dipergunakanlah lilitan starting untuk
penyalaan. Belitan ini mempunyai resistansi yang lebih tinggi dan reaktansi yang
lebih rendah dari belitan utama. Jika tegangan yang sama V T dikenakan pada belitan
starting dan utama, arus pada belitan utama (IM) tertinggal dibelakang arus pada
belitan starting (IS). Sudut antara kedua belitan mempunyai beda fasa yang cukup
untuk menimbulkan medan putar untuk menghasilkan torque awal (starting torque).
Ketika motor mencapai 70 hingga 80% dari kecepatan sinkron, sakl ar sentrifugal
pada sumbu motor membuka dan melepaskan belitan starting. Motor satu fasa
biasanya digunakan untuk aplikasi kecil seperti peralatan rumah tangga (contoh mesin
pompa).
3.5. Motor Sinkron
Motor sinkron serupa dengan motor induksi pad a mana keduanya mempunyai belitan
stator yang menghasilkan medan putar. Tidak seperti motor induksi, motor sinkron
dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan karenanya
membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus kepada ro tor. Pada
motor sinkron, rotor terkunci dengan medan putar dan berputar dengan kecepatan
sinkron. Jika motor sinkron dibebani ke titik dimana rotor ditarik keluar dari
keserempakannya dengan medan putar, maka tidak ada torque yang dihasilkan, dan
motor akan berhenti. Motor sinkron bukanlah self-starting motor karena torque hanya
akan muncul ketika motor bekerja pada kecepatan sinkron; karenanya motor
memerlukan peralatan untuk membawanya kepada kecepatan sinkron.
Motor sinkron menggunakan rotor belitan. Jen is ini mempunyai kumparan yang
ditempatkan pada slot rotor. Slip ring dan sikat digunakan untuk mensuplai arus
kepada rotor.
Penyalaan Motor Sinkron
Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu sumbu.
Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan stator.
Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi medan dc
kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor sinkron
seringkali dinyalakan dengan menggunakan b elitan sangkar tupai (squirrel-cage)
yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti halnya
motor induksi hingga mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus searah
diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperluk an untuk menarik
motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque.
Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus terus
beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi tanpa
beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada dalam
satu garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada pergeseran
kutub rotor ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b). Tidak ada
perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut torque .
Gambar sudut torque ( torque angle)
Jika beban mekanis pada motor dinaikkan ke titik dimana rotor ditarik keluar dari sinkronisasi
, maka motor akan berhenti. Harga maksimum torque sehingga motor tetap bekerja
tanpa kehilangan sinkronisasi disebut pull-out torque.
4. GENERATOR AC (ALTERNATOR)
Hampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan bolak
balik (ac), karenanya, generator ac adalah alat yang paling penting untuk menghasilkan
tenaga listrik. Generator ac, umumnya disebut alternator, bervariasi ukurannya sesuai dengan
beban yang akan disuplai. Sebagai contoh, alternator pada PLTA mempuny ai ukuran yang
sangat besar, membangkitkan ribuan kilowatt pada tegangan yang sangat tinggi. Contoh
lainnya adalah alternator di mobil, yang sangat kecil sebagai perbandingannya. Beratnya
hanya beberapa kilogram dan menghasilkan daya sekitar 100 hingga 200 watt, biasanya pada
tegangan 12 volt.
Sumber lain : http://www.rowand.net/Shop/Tech/AlternatorGeneratorTheory.htm
4.1. Dasar-dasar Generator AC
Berapapun ukurannya, semua generator listrik, baik ac maupun dc, bergantung
kepada prinsip induksi magnet. EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai
hasil dari (1) kumparan yang memotong medan magnet, atau (2) medan magnet yang
memotong sebuah kumparan. Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor
dan medan magnet, tegangan akan diinduksikan dalam konduktor. Bagian generator
yang mendapat induksi tegangan adalah armature. Agar gerak relative terjadi antara
konduktor dan medan magnet, semua generator haruslah mempunyai dua bagian
mekanis yaitu rotor dan stator.
ROTATING-ARMATURE ALTERNATOR
Alternator armature bergerak ( rotating-armature alternator) mempunyai konstruksi
yang sama dengan generator dc yang mana armature berputar dalam sebuah medan
magnet stasioner. Pada generator dc, emf dibangkitkan dalam belitan armature dan
dikonversikan dari ac ke dc dengan menggunakan komutator (sebagai penyearah).
Pada alternator, tegangan ac yang dibangkitkan tidak diubah menjadi dc dan
diteruskan kepada beban dengan menggunakan slip ring. Armature yang bergerak
dapat dijumpai pada alternator untuk daya r endah dan umumnya tidak digunakan
untuk daya listrik dalam jumlah besar.
ROTATING-FIELD ALTERNATORS
Alternator medan berputar mempunyai belitan armature yang stasioner dan sebuah
belitan medan yang berputar. Keuntungan menggunakan system belitan armature
stasioner adalah bahwa tegangan yang dihasilkan dapat dihubungkan langsung ke
beban.
Jenis armature berputar memerlukan slip ring dan sikat untuk menghantarkan arus
dari armature ke beban. Armature, sikat dan slip ring sangat sulit untuk diisolasi, dan
percikan bunga api dan hubung singkat dapat terjadi pada tegangan tinggi.
Karenanya, alternator tegangan tinggi biasanya menggunakan jenis medan berputar.
Karena tegangan yang dikenakan pada medan berputar adalah tegangan searah yang
rendah, problem yang dijumpai pada tegangan tinggi tidak terjadi.
Armature stasioner, atau stator, pada alternator jenis ini mempunyai belitan yang
dipotong oleh medan putar (rotating magnetic field). Tegangan yang dibangkitkan
pada armature sebagai hasil dari aksi potong ini adal ah tegangan ac yang akan
dikirimkan kepada beban.
Stator terdiri dari inti besi yang dilaminasi dengan belitan armature yang melekat
pada inti ini.
Sumber : http://www.adtdl.army.mil/cgi-bin/atdl.dll/fm/55-509-1/Ch13.htm
4.2. Fungsi-Fungsi Komponen Alternator
Secara umum generator ac medan berputar terdiri atas sebuah alternator dan sebuah
generator dc kecil yang dibangun dalam satu unit. Keluaran dari alternator merup akan
tegangan ac untuk menyuplai beban dan generator dc dikenal sebagai exciter untuk
menyuplai arus searah bagi medan putar.
Gambar generator ac dan schematic -nya
Exciter adalah sebuah generator dc eksitasi sendiri dengan belitan shunt. Medan exciter
menghasilkan intensitas fluks magnetic antara kutub -kutubnya. Ketika armature exciter berotasi
dalam fluks medan exciter, tegangan diinduksikan dalam belitan armature exciter. Keluaran dari
komutator exciter dihubungkan melalui sikat dan slip ring ke medan alternator. Karena arusnya
adalah arus searah, maka arus selalu mengalir dalam satu arah melalui medan alternator.
Sehingga, medan magnet dengan polaritas tetap selalu terjadi sepanjang waktu dalam belitan
medan alternator. Ketika alternator diputar, fluk s magnetiknya dilalukan sepanjang belitan
armature alternator. Tegangan bolak balik pada belitan armature generator ac dihubungkan ke
beban melalui terminal.
PRIME MOVER (Penggerak Utama)
Semua generator, besar dan kecil, ac dan dc, membutuhkan sebuah sumb er daya mekanik untuk
memutar rotornya. Sumber daya mekanis ini disebut prime mover. Prime mover dibagi dalam
dua kelompok yaitu untuk high-speed generator dan low-speed generator. Turbin gas dan uap
pada PLTG dan PLTU adalah penggerak utama berkecepatan t inggi sementara mesin
pembakaran dalam (internal combustion engine), air pada PLTA dan motor listrik dianggap
sebagai prime mover berkecepatan rendah.
Jenis prime mover memainkan peranan penting dalam desain alternator karena kecepatan pada
mana rotor diputar menentukan karakteristik operasi dan konstruksi alternator.
ROTOR ALTERNATOR
Ada dua jenis rotor yang digunakan untuk alternator medan berputar yaitu turbine-driven dan
salient-pole rotor. Jenis turbine-driven digunakan untuk kecepatan tinggi dan salie nt-pole untuk
kecepatan rendah. Belitan pada turbine -driven rotor disusun sedemikian rupa sehingga
membentuk dua atau empat kutub yang berbeda. Belitan -belitan tersebut dilekatkan erat -erat di
dalam slot agar tahan terhadap gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi.
Salient-pole rotor seringkali terdiri dari beberapa kutub yang dibelit terpisah, dibautkan pada
kerangka rotor. Salient-pole rotor mempunyai diameter yang lebih besar dari turbine -driven
rotor. Pada putaran per menit yang sama, salient -pole memiliki gaya sentrifugal yang lebih besar.
Untuk menjaga keamanan dan keselatan sehingga belitannya tidak terlempar keluar mesin,
salient-pole hanya digunakan pada aplikasi keceparan rendah.
4.3. Karakteristik Alternator dan Batasannya
Alternator di-rating berdasarkan tegangan yang dihasilkannya dan arus maksimum
yang mampu diberikannya. Arus maksimum tergantung kepada rugi -rugi panas dalam
armature. Rugi panas ini (rugi daya I 2R) akan memanaskan konduktor, dan jika
berlebihan akan merusak isolasi. Karenanya, alternator di-rating sesuai dengan arus
ini dan tegangan keluarannya – dalam volt-ampere atau untuk skala besar dalam
kilovolt-ampere.
Informasi mengenai kecepatan rotasinya, tegangan yang dihasilkan, batas arusnya dan
karakteristik lainnya biasanya ditempelkan pada badan mesin – nameplate.
4.4. Frekuensi
Frekuensi keluaran dari tegangan alternator tergantung kepada kecepatan rotasi dari
rotor dan jumlah kutubnya. Semakin cepat, semakin tinggi pula frekuensinya.
Semakin lambat, semakin rendah pula frekuensinya. Semakin banyak kutub pada
rotor, semakin tinggi pula frekuensinya pada kecepatan tertentu.
Ketika rotor telah berotasi beberapa derajat sehingga dua kutub berdekatan (utara dan
selatan) telah melewati satu belitan, tegangan yang d iinduksikan dalam belitan
tersebut akan bervariasi hingga selesai satu siklus. Untuk suatu frekuensi yang
ditentukan, semakin banyak jumlah kutub, semakin lambat kecepatan putaran. Prinsip
ini dapat dijelaskan sebagai berikut, misalkan; sebuah generator du a kutub harus
berotasi dengan kecepatan empat kali lipat dari kecepatan generator delapan kutub
untuk menghasilkan frekuensi yang sama dari tegangan yang dibangkitkan. Frekuensi
pada semua generator ac dalam satuan hertz (Hz), yaitu banyaknya siklus per de tik,
berkaitan dengan jumlah kutub dan kecepatan rotasi sesuai dengan persamaan
berikut:
dimana P adalah jumlah kutub, N adalah kecepatan rotasi dalam revolusi per menit
(rpm) dan 120 adalah sebuah konstanta untuk konversi dari menit ke detik dan dari
jumlah kutub ke jumlah pasangan kutub. Sebagai contoh, sebuah alternator dua kutub,
3600 rpm mempunyai frekuensi 60 Hz, ditentukan sebagai berikut:
Sebuah generator empat kutub dengan kecepatan 1800 rpm juga bekerja pada
frekuensi 60 Hz.
Sebuah generator enam kutub 500 rpm mempunyai frekuensi
Sebuah generator 12 kutub dengan kecepatan 4000 rpm mempunyai frekuensi
4.5. Pengaturan Tegangan
Sebagaimana yang telah kita lihat, ketika beban pada generator berubah, tegangan
terminal pun ikut berubah. Besarnya perubahan tergantung pada desain generator.
Pengaturan tegangan pada sebuah alternator adalah perubahan tegangan dari beban
penuh ke tanpa beban, dinyatakan sebagai persentase tegangan beban penuh, ketika
kecepatan dan arus medan dc tetap konstan .
Anggap bahwa tegangan tanpa beban generator adalah 250 volt dan tegangan beban
penuh adalah 220 volt. Persen regulasi adalah:
Untuk diingat, bahwa semakin kecil persentase regulasi, semakin baik pula
regulasinya untuk kebanyakan aplikasi.
4.6. Prinsip Pengaturan Tegangan AC
Di dalam sebuah alternator, tegangan bolak balik diinduksikan dalam belitan
armature ketika medan magnet melewati belitan ini. Besarnya tegangan yang
diinduksikan ini tergantung kepada tiga hal yaitu: (1) jumlah konduktor dengan
hubungan seri pada setiap belitan, (2) kecepatan (rpm generator) pada mana medan
magnet memotong belitan, dan (3) kekuatan medan magnet. Salah satu dari factor ini
dapat digunakan untuk pengaturan tegangan yang diinduksikan dalam belitan
alternator.
Jumlah belitan, tentu saja tidak berubah tetap ketika alternator diproduksi. Juga, jika
frekuensi keluaran harus konstan, maka kecepatan medan putar haruslah konstan
pula. Ini mengakibatkan penggunaan rpm alternator untuk pengaturan tegangan
keluaran menjadi tidak diperbolehkan.
Sehingga, metode praktis untuk melakukan pengaturan tegangan adalah dengan
mengatur kekuatan medan putar. Kekuatan medan elektromagnetik ini dapat berubah
seiring dengan perubahan besarnya arus yang mengalir melalui kumparan medan . Ini
dapat dicapai dengan mengubah -ubah besarnya tegangan yang dikenakan pada
kumparan medan.
4.7. Operasi Paralel Alternator
Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk (1) meningkatkan kapasitas
keluaran dari suatu system melebihi apa y ang didapat dari satu unit, (2) berfungsi
sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah, atau
(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya
pemutusan aliran daya.
Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan
terminal yang berbeda, kerusakan parah dapat terjadi jika alternator -alternator
tersebut secara mendadak dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu
titik hubung). Untuk menghindari ini, mesin -mesin tersebut harus disinkronkan
dahulu sebelum disambungkan bersama -sama. Ini dapat dicapai dengan
menghubungkan satu generator ke bus (bus generator), dan mensinkronkan generator
lainnya sebelum keduanya disambungkan. Generator dikatakan sinkron jika
memenuhi kondisi berikut:
1. Tegangan terminal yang sama. Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi
generator yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan).
2. Frekuensi yang sama. Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari
generator yang hendak disambungkan.
3. Urutan fasa tegangan yang sama.
Referensi:
Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya – ZUHAL
http://www.tpub.com/neets/book5/17.htm
http://www.tpub.com/doeelecscience/electricalscience2143.htm
Langganan:
Postingan (Atom)
