SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DI INDUSTRI

SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DI INDUSTRI

Oleh :

Margiono Abdillah

Penerbit :

YAYASAN KEMAJUAN TEKNIK

Sistem Pembangkit Tenaga Listrik Di Industri

Ditulis dan disusun oleh

: Margiono Abdillah

Desain cover dan Tata letak

: Listron Surya Teknik

Dicetak dan diterbitkan oleh

: Yayasan Kemajuan Teknik

Distributor tunggal

: UD. Listron Surya Teknik Jl. Budiutomo (Komp. Surya Kencana II No. D2) Pontianak – 78243 Telp. +62852 4982 4004 Email : margiono.abdillah@gmail.com

Cetakan I

: Tahun 2013

Cetakan II

: Tahun 2015

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotocopy, scan dan copy paste tanpa seizin tertulis dari Penulis atau Penerbit.

ISBN : 978-602-72762-9-1

Š Yayasan Kemajuan Teknik 2015

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah s.w.t. yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya, maka buku dengan judul “Sistem Pembangkit Tenaga Listrik Di Industri� yang diperuntukkan bagi teknisi listrik pada umumnya dan untuk siswa-siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Program Keahlian Teknik Ketenagalistrikan pada khususnya dapat tersusun.

Harapan kami, buku ini dapat membantu siswa dalam proses belajar mengajar di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dan memperkaya pengetahuan para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dalam kompetensi sistem pembangkit tenaga listrik, serta dapat membantu para teknisi listrik pada khususnya dan para pembaca sekalian pada umumnya dalam memahami tentang cara-cara pengoperasian, perawatan dan perbaikan sistem pembangkit tenaga listrik di industri, baik untuk sistem pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) maupun untuk sistem pembangkit listrik tenaga diesel (PLTD) yang banyak digunakan di industri.

Mudah-mudahan buku ini dapat meningkatkan kemampuan dan kompetensi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), para teknisi listrik dan bermanfaat bagi para pembaca sekalian. Penyusun menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan buku ini sangat diharapkan.

Pontianak, 2013

Penulis

DAFTAR ISI

Kata Pengantar ……………………………………...…………………………………

i

Daftar Isi ……………………………………………..………………………………

ii

BAB I. PENDAHULUAN A. Sumber Listrik PLN ……………………………………..……......……… 3 B. Sumber Listrik Tenaga Uap (PLTU) …………………….......…………… 4 C. Sumber Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ………………….………………... 4

BAB II. PUSAT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) A. Uji Heat Rate 1. Contoh Perhitungan Uji Heat Rate ……………………………..…… 10 2. Manfaat Uji Heat Rate ………………………………………………. 11

B. Komponen-Komponen PLTU 1. Boiler ……………………………………………………………...…. 13 a. Furnace …………………………………………………………... 14 b. Cyclone ……………………………………………………..…… 17 c. Steam Drum …………………………………………………….. 17 d. Super Heater ……………………………………………………... 20 e. Economizer …………………………………………………...…. 21 f. Desuper Heater ……………………………………………….….. 21 g. Deaerator ……………………………………………………...…. 22 2. Air Pre Heater …………………………………………………..…… 25 3. Electrostatic Precipitator (ESP) …………………………………...… 26 4. Pulverizer ……………………………………………………………. 28 5. Turbin Uap ……………………………………………………...…… 30 6. Generator ………………………………………………………….…. 31 a. Sistem Pendingin Stator …………………………………………. 32 b. Sistem Pendingin Rotor ………………………………………..... 33

C. Sistem Pengoperasian PLTU 1. Sistem Suplai Udara …………………………………………………. 33 a. Sistem Udara Primer …………………………………………..… 33 b. Sistem Udara Sekunder ………………………………………….. 34 c. Sistem Udara Loop Seal …………………………………….…… 35 2. Sistem Gas Buang (Flue Gas) ………………………………………. 36 3. Sistem Suplai Air dalam Boiler …………………………………..…. 37 4. Prosedur Pengoperasian Turbin Uap ……………………………...… 39

BAB III. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL (PLTD) A. Komponen-Komponen Unit Genset 1. Motor Diesel (Diesel Engine) ……………………………………… 40 a. Cara Kerja Mesin Diesel …………………………………….…. 41 b. Jensi-Jenis Mesin Diesel ……………………………………….. 43 c. Sistem Starting Mesin Diesel ……………………….………….. 44 2. AMF dan ATS ………………………………………………...…… 45 3. Battery ……………………………………………………………… 49 4. Battery Charger …………………………………………………….. 49 5. Panel ACOS………………………………………………………… 50 6. Unit AVR …………………………………………………………... 54 a. Sensing Circuit …………………………………………………. 56 b. Comparative Amplifier ……………………………...…………. 56 c. Amplifier Circuit ……………………………………………….. 56 d. Automatic Change over and mixer circuit …………...………… 57 e. Limited Circuit …………………………………………………. 57 f. Phase Syncronizing Circuit …………………………………….. 58 g. Thyristor Firing Circuit …………………………………...……. 58 h. Dumping Circuit …………………………………..…………….58 i.

Unit Thyristor …………………………………………….…….. 58

j.

Minimum Excitacy Limiter (MEL) ……………………………. 58

k. Automatic Follower ……………………………………………. 59 7. Generator ……………………………………………...……………. 62

B. Prosedur Pengoperasian Mesin Diesel ...……………….…...………….. 63 C. Sistem Pengaman Generator Pada Unit Genset 1. Pengaman Alarm …………………………………………………… 64 2. Pengaman Trip………………………………………...……………. 64

D. Sistem Pengaman Penggerak Mula Pada Unit Genset 1. Low Lubrican Oil Pressure ……………………………………….... 66 2. Low Cooling Water Pressure ……………………………………..... 67 3. Cooling Water Over Temperature …………………………….…… 68 4. Over Speed …………………………………………………………. 69

E. Merawat dan Memeriksa Sistem Pengaman Generator 1. Mechanical and Visual Inspection …………………………………. 71 2. Preventive Maintenance Testing …………………………………… 72 3. Visual Check ……………………………………………………….. 72 4. As Found and As Left Test ………………………………...………. 73 5. Acceptance Test ……………………………………………………. 73 6. Primary Injection Test ……………………………………..……….. 74 7. Secondary Injection Test …………………………………………… 74 8. General Test …………………………………………...…………… 74

F. Merawat Penggerak Mula dan Unit Genset Secara Umum 1. Perawatan Harian ……………………………………………...…… 76 2. Perawatan Tiap 500 Jam …………………………………………… 76 3. Perawatan Tiap 1.000 Jam ………………………………...……….. 76 4. Perawatan Tiap 3.000 Jam ………………………………...……….. 77 5. Perawatan Tiap 6.000 Jam………………………………......……… 77 6. Perawatan Tiap 12.000 Jam …………………………………...…… 77 7. Bongkar Total(Overhoul) …………………………………..………. 77

G. Sistem-Sistem Pendukung Pada Unit Genset 1. Sistem Pelumasan ………………………………………………….. 78

2. Sistem Bahan Bakar ………………………………………………... 80 3. Sistem Pendinginan ………………………………………………… 81

BAB IV. KERJA PARALEL (SINKRONISASI) GENERATOR A. Syarat-Syarat Kondisi Sinkronisasi Generator 1. Pengaruh Penguatan Terhadap Daya Listrik …………………….…. 87 2. Pengaturan Arus Beban ……………………………………….……. 87

B. Pengaruh Perbedaan Tegangan, Frekuensi dan Beda Fasa 1. Tegangan ………………………………………………….…………88 2. Frekuensi …………………………………………………………… 88 3. Perbedaan Fasa……………………………………………………… 89

C. Peralatan Dalam Sinkronisasi Generator 1. Frekuensimeter …………………………………………………..…. 90 2. Voltmeter AC………………………………………………….……. 90 3. Lampu-Lampu Serempak…………………………………...………. 90 a. Sambungan Gelap ……………………………….………………90 b. Sambungan Terang …………………………………………….. 91 c. Sambungan Cahaya Putar ……………………………………… 92 4. Phase Sequence Indicator…………………………………….…….. 93 5. Synchronouscope ………………………………………….……….. 94 6. Volt Nol Meter …………………………………………….……….. 96 7. Catode Ray Oscilosope (CRO) ……..…………………...………… 97 a. Spesifikasi CRO …………………………………………...…… 98 b. Fungsi Tombol Kontrol Pada Panel CRO ……………………… 99 c. Seting Up CRO ……………………………..………………… 102 d. Cara Kalibrasi CRO ……………………………………….….. 104 e. Teknik Pengukuran Menggunakan CRO …………...………… 105

D. Prinsip Kerja Sinkronisasi Generator ………………….…………..….. 108

BAB V. SISTEM PROTEKSI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK A. Skema Sistem Proteksi Pembangkit Tenaga Listrik .……………….…. 111 B. Gangguan Pada Pembangkit Tenaga Listrik 1. Jenis-Jenis Gangguan Pada Generator ……………………….……. 111 a. Gangguan Penggerak Mula ……………………………………. 115 b. Gangguan Hilangnya Penguatan Medan……………………….. 115 c. Gangguan Arus Lebih ………………………………………..... 115 d. Gangguan Putaran Lebih ………………………………………. 116 e. Gangguan Tegangan Lebih ……………………………………. 116 f. Gangguan Ketidakseimbangan Beban ……………………….... 117 g. Gangguan Isolasi ………………………………………………. 117 h. Gangguan Yang Relatif Jarang Terjadi ……………………...… 118 i.

Gangguan Yang Sering Terjadi ……………………………….. 118

j.

Gangguan Yang Sulit Dideteksi ……………………….………. 118

2. Jenis-Jenis Gangguan Pada Mesin Penggerak …………………….. 119 a. Tekanan Minyak Pelumas Terlalu Rendah…………………….. 119 b. Suhu Air Pendingin atau Suhu Bantalan Terlalu Tinggi …….... 119 c. Daya Balik …………………………………………………….. 119 d. Putaran Lebih ………………………………………………….. 120 e. Tegangan Lebih ……………………………………..………… 120 f. Tekanan dan Kebocoran Hidrogen ……………………………. 120

C. Proteksi Pada Stator Generator Unit Pembangkit 1. Prisip Kerja Relai Diferential …………..………………………….. 120 2. Penyetelan Relai Diferential …………………………………...….. 122 a. Data-Data Yang Dibutuhkan …………………………………... 123 b. Prosedur Perhitungan ……………………………………..…… 123 3. Pengoperasian Relai Diferential ……………………………..……. 124 a. Operasi Relai Pada Saat Gangguan Luar …………………...…. 125 b. Operasi Relai Pada Saat Gangguan Dalam ……………….…… 125 c. Operasi Relai Pada Saat Masuknya Arus Magnetisasi ………... 125 4. Pengaman Stator Terhadap Hubung Tanah ……………………….. 125

5. Proteksi Generator Pada Pentanahan Secara Langsung ………….... 126 6. Proteksi Generator Pada Pentanahan dengan R Besar dan Kecil ..... 126 7. Pengaman Stator Generator terhadap Panas Lebih …………………128

D. Pengaman Pada Rotor Generator Unit Pembangkit 1. Pengaman Hilang Penguatan ……………………………………… 130 2. Pengaman Gangguan Tanah Pada Medan …………………………. 131 3. Proteksi Thd Panas Lebih Akibat Ketidakseimbangan Arus Stotor . 132

E. Sistem Per Satuan Unit dan Perhitungan Gangguan 1. Kuantitas Per Unit …………………………………………………. 133 2. Mengubah Dasar dari Kuantitas Per Unit ………………………..... 135 3. Impedansi dan Gangguan Pada Generator …………………...……. 136 4. Arus Peralihan Pada Generator Serempak ………………………… 137 5. Impedansi Urutan ………………………………………………….. 137 6. Perhitungan Macam-Macam Gangguan Pada Generator …..……… 137

F. Pengaman Lain Pada Generator Unit Pembangkit 1. Pengaman Arus Lebih …………………………………………..…. 138 2. Pengaman Tegangan Lebih …………………………………….….. 139 3. Pengaman Terhadap Vibrasi ………………………………………. 139 4. Pengaman Terhadap Pemanasan Bantalan ………………………… 140 5. Penekanan Medan ………………………………………………..... 140 6. Pengaman Daya ………………………………………………...…. 140 7. Pengaman Terhadap Gangguan Luar Generator………………….... 141 8. Pengaman Terhadap Gangguan Dalam Generator…………………. 142 a. Hubung Singkat Antar Fasa …………………………………… 142 b. Hubung Singkat Fasa ke Tanah ……………………………….. 142 c. Suhu Tinggi ……………………………………………………. 144 d. Penguatan Hilang …………………………………………...…. 145 e. Arus Urutan Negatif (Negative Sequence Current) …………… 145 f. Hubung Singkat Dalam Circuit Rotor ………………….……… 146

g. Black Out………………………………………………………. 146 h. Over Flux………………………………………………………. 147

BAB VI. INSTALASI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK DI INDUSTRI A. Data Spesifikasi Generator Di Industri 1. Generator Dengan Penggerak Mula Turbin Uap I dan II …………. 148 2. Generator Dengan Penggerak Mula Turbin Uap III ……………… 149 3. Generator Dengan Penggerak Mula Mesin Diesel I ………………. 150 4. Generator Dengan Penggerak Mula Mesin Diesel II ……………… 151

B. Peralatan Penghubung, Pengaman & Pengatur Tegangan Pada Pembangkit 1. Saklar-Saklar (Switches) …………………………………………... 153 2. Pengatur Tegangan (Voltage Regulator) ………………………..… 154 a. Modul GV (Generator Voltage Regulating Module) …….……. 155 b. Modul GX (Generator Excitation Regulating Module) ……..… 156 c. Modul SE (Sensor Exciter Module) …………………………… 157 d. Modul TH (Throtle Response Circuit Module) ……………….. 158 e. Modul EL (Excitation Limit and Protection System Module)…. 160 f. Modul FP (Feedback Power Module) …………………………. 161 3. Peralatan Pengaman ……………………………………………….. 163 a. Fuse (Sekering) ………………………………………...……… 163 b. Circuit Breaker (Pemutus Rangkaian) ………………………… 163 c. Saklar Pengalih Daya …………………………………….……. 163 4. Mater-Meter (Alat Ukur Listrik) ……………………………….….. 166

C. Instalasi Daya Listrik Di Industri ………….…………………….…….. 166

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………........ 170