mencintaimu sampai mati

satu atau dua

Satu Atau Dua

Puaskah

Antara Ada dan Tiada

Bukan dia Tapi Aku

Pergi Saja

Hargai aku

STUDI PENGENDALIAN DAN PROTEKSI PENGUATAN MEDAN GENERATOR 15 MW DI PT. PUPUK ISKANDAR MUDA (PIM)

STUDI PENGENDALIAN DAN PROTEKSI  

PENGUATAN MEDAN GENERATOR 15 MW

DI PT. PUPUK ISKANDAR MUDA (PIM)

ABSTRAK

Generator 15 MW (53-GI-7001) di PT. Pupuk Iskandar Muda merupakan salah satu unit pembangkit energi listrik yang dimanfaatkan untuk menunjang proses produksi pupuk. Generator 15 MW (53-GI-7001) ialah generator sinkron tiga fasa yang digerakkan oleh turbin gas tipe MS-5001 untuk menghasilkan daya listik   15 MW. Proses pembangkit energi listrik di Generator 15 MW terjadi proses konversi energi elektromagnetik dari energi mekanik menjadi energi listrik. Proses tersebut akan membangkitkan tegangan pada generator. Pembangkitan tegangan pada generator terjadi apabila ada perputaran rotor dan fluksi. Fluksi ada apabila terjadi penguat medan pada kumparan rotor. Pemberian penguat medan pada rotor harus dalam arus searah (DC) agar menimbulkan fluksi yang searah. Fluksi ini akan memotong kumparan stator yang menimbulkan tegangan terbangkit atau gaya gerak listrik (GGL). Penguat medan yang diberikan pada kumparan rotor mulanya diperoleh dari luar. Sedangkan pada normal, penguat medan tidak lagi berasal dari laur. Karena generator sudah menghasilkan penguatan sendiri.

Kata Kunci :  Generator, Penguat Medan, Fluksi, Pembangkitan Tegangan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

PT. Pupuk Iskandar Muda merupakan sebuah perusahan badan usaha miliki negara (BUMN) yang bergerak dalam bidang industri pupuk. Dalam proses produksinya sehari-hari banyak membutuhkan energi listrik untuk mengerakkan motor-motor baik untuk pompa, maupun untuk kompresor, pemanas, reaksi kimia, penerangan, dan komunikasi. Peralatan tersebut memegang peranan yang sangat penting dalam mendukung proses produksi pupuk. Untuk itu listrik merupakan suatu energi yang sangat mudah didapat dan dapat diubah keberbagai bentuk energi lain dan mudah dalam pemindahan. Pemindahan energi dari satu tempat ketempat lainnya. Dengan alasan inilah listrik dalam suatu proses produksi pupuk merupakan suatu hal yang mutlak harus ada.

Oleh karena itu perlu suatu pembangkit energi listrik untuk menghasilkan daya listrik yang cukup bagi proses produksi. Energi listrik di PT. Pupuk Iskandar Muda  diperoleh dari suatu generator utamanya yaitu Gas Turbin Generator     (53-GI-7001). Gas Turbin Generator (53-GI-7001) ialah generator yang digerakkan oleh turbin gas dengan kapasitas daya dihasilkan 15 MW.

Dalam proses pembangkitan energi listrik Gas Turbin Generator                (53-GI-7001) terjadi proses konversi energi elektromagnetik dari energi mekanik menjadi energi listrik. Proses tersebut akan membangkitkan tegangan pada generator. Yang nantinya bisa menghasikan daya listrik pada generator tersebut.

Karena pentingnya  Gas Turbin Generator (53-GI-7001) sebagai pembangkit energi listrik yang dimanfaatkan untuk menunjang proses produksi pupuk.  Maka penulis mengambil suatu rumusan masalah dan menyusun suatu laporan Kerja Praktek dengan judul SISTEM PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR 15 MW (53-GI-7001) Di PT. PUPUK ISKANDAR MUDA.

1.2    Permasalahan

Objek yang ditinjau dari Kerja Praktek adalah sistem pembangkitan tegangan pada generator 15 MW di  PT. Pupuk Iskandar Muda. Adapun yang menjadi permasalahannya yaitu :

1.      Bagaimana cara  pembangkitan tegangan pada generator.

2.      Apa-apa yang mempengaruhi dalam pembangkitan tegangan pada generator.

3.      Kapan terjadinya pembangkitan tegangan.

1.3    Pembatasan Masalah

Pembahasan laporan Kerja Praktek ini penulis hanya membahas tentang pembangkitan tegangan pada generator 15 MW. Dalam hal ini perhitungan dan analisa secara matematis tidak dibahas.

1.4    Tujuan Kerja Praktek

Adapun tujuan dari Kerja Praktek yang dilakukan di PT. Pupuk Iskandar Muda adalah :

1.       Membandingkan, mengamati, menganalisa dan menerapkan antara ilmu yang didapat dibangku perkuliahan dengan ilmu yang diterapkan pada Kerja Praktek.

2.       Menambah ilmu pengetahuan serta wawasan mengenai sistem peralatan industri, sarana penunjang, manajemen dan disiplin perusahaan.

3.       Dapat mengetahui secara langsung bagaimana proses pembangkitan listrik dengan sumber tenaga gas.

4.       Dapat mengetahui cara kerja sistem pembangkitan tegangan pada generator sinkron tiga fasa.

5.       Menambah pengalaman di dunia kerja dan hal tersebut dapat menjadi referensi bagaimana dunia kerja pada kondisi sebenarnya.

1.5    Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dalam laporan Kerja Praktek ini, maka penulis membuat suatu sistematika pembahasan. Sistematika Pembahasan ini merupakan urutan bab demi bab. Adapun sistematika pembahasan tersebut adalah:

BAB I       PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, permasalahan, pembatasan masalah, tujuan, dan sistematika penulisan.

BAB II      PROFIL PT. PUPUK ISKANDAR MUDA

                  Bab ini berisi tentang sejarah singkat, lokasi, sistem manajemen, struktur organisani, unit produksi, unit penunjang, sistem kelistrikan dan sistem ditribusi listrik PT. Pupuk Iskandar Muda.

BAB III    DASAR TEORI

                  Bab ini berisi tentang sistem pembangkit tenaga listrik, pembangkit tenaga listrik di PT. Pupuk Iskandar Muda, generator sinkron, prinsip dasar generator, prinsip kerja generator sinkron, dan  proses pembangkitan tegangan.

BAB VI    SISTEM PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR   15 MW (53-GI-7001) DI PT. PUPUK ISKANDAR MUDA

                  Bab ini berisi tentang prinsip kerja pembangkit tenaga listrik generator 15 MW, start up control pada generator turbin gas 15 MW, dan sistem  pembangkitan tegangan pada generator 15 MW.

BAB V      PENUTUP

                  Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari kegiatan Kerja Praktek yang dilakukan.         

.

BAB II

PROFIL PT. PUPUK ISKANDAR MUDA

2.1    Sejarah Singkat PT. Pupuk Iskandar Muda

PT. Pupuk Iskandar Muda bergerak dalam bidang industri pupuk serta industri kimia lainya. Perusahaan ini didirikan pada tanggal 24 Februari 1982.    PT. Pupuk Iskandar Muda memiliki dua pabrik yaitu pabrik PIM-1 dan PIM-2.

Pabrik PIM-1 pembangunan proyeknya awalnya dirintis oleh PT. Pusri palembang pada tahun 1981. Penandatanganan kontrak pembangungan pabrik dilakukan pada tanggal 2 Oktober 1981 antara pemerintah RI yang dilaksanakan oleh Departemen Perindustrian c/q Dirjen Industri Kimia Dasar dan kontraktor utama PT. Rekayasa Industri (Persero) dan Toyo Engineering Coporation (TEC) dari Jepang.

Pembangunan pabrik PIM-1 dimulai pada tanggal 13 Maret 1982 dan dapat diselesaikan 3 bulan lebih awal dari rencana. Pada akhri tahun 1984 pabrik PIM-1 mulai berproduksi. Pengapalan produksi perdana dilakukan pada 17 Februari 1985 dan pada tanggal 20 Maret 1985 pabrik PIM-1 diresmikan oleh presiden RI dan beropersi secara komersil dimulai tanggal 1 April 1985.

Pada tahun 1994 proyek pembangunan pabrik PIM-2 tercatat dalam Blue Book Bappenas dan pada 20 Nopember 1996 Pemerintah menyetujui pembangunan Proyek PIM-2.

Pemancangan tiang pertama proyek PIM-2 dilakukan pada tanggal 25 Februari 1999, tetapi karena situasi keamanan tidak kondusif, proyek ini dihentikan pembangunannya sejak 18 Desember 1999 dan baru dimulai pembangunan kembali pada tanggal 3 Juli 2002. Produksi ammonia (first drop) terjadi pada tanggal 18 Februari 2004 dan pada 15 Agustus 2005 proyek PIM-2 dinyatakan selesai dan beroperasi secara komersil.

2.2    Lokasi PT. Pupuk Iskandar Muda

Perusahan PT. Pupuk Iskandar Muda terletak di wilayah Zona Industri Lhokseumawe (ZILS)  + 250 sebelah Timur dari Banda Aceh, di Krueng Geukueh, Kecematan Dewantara, Kabupaten Aceh Utara, Propinsi Aceh, Indonesia.

Lokasi pabrik di Aceh Utara dipilih dengan beberapa pertimbangan,   yaitu :

·         Berdekatan dengan sumber cadangan bahan baku gas bumi yang sangat  besar di Arun.

·         Berdekatan dengan sumber air baku di sungai Peusangan.

·         Sinergi sarana pelabuhan dengan PT. Asean Aceh Fertilizer dan  Pelabuhan Umum.

·         Sinergi pipa gas alam dengan PT. Asean Aceh Fertilizer.

·         Di jalur lalulintas kapal lnternasional, Selat Malaka, sehingga sangat strategis terhadap negara sasaran ekspor.

Untuk pengembangan usaha, PT. Pupuk Iskandar Muda telah menyediakan lahan, lengkap dengan fasilitas pendukung seluas 323 ha, yang terdiri dari :

·         Areal Pabrik dan Perkantoran : 162 Ha

·         Perumahan dan sarana/fasilitas seluas: 161 Ha

2.3    Sistem Manajemen dan Struktur Organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda

PT. Pupuk Iskandar Muda merupakan sebuah perusahaan yang berbentuk  badan usaha miliki negara (BUMN) yang seluruh sahamnya dimiliki pemerintah. Struktur Organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda mengikuti sistem organisasi garis dan Staf Dewan Komisaris bertindak sebagai pengawas semua kegiatan yang dilakukan oleh Dewan Direksi dan menetapkan kebijaksanaan umum yang harus dilakukan. Kedudukan Direksi adalah sebagai mandataris Dewan Komisaris yang mengawasi seluruh fungsi operasional perusahaan.

Dewan Direksi PT. Pupuk Iskandar Muda terdiri atas :

1. Direktur Utama

2. Direktur Produksi, Teknik dan Pengembangan

3. Direktur Komersil

4. Direktur SDM dan Umum

Dalam operasionalnya Direksi dibantu oleh Kepala Kompartemen dan Kepala Departemen / Biro yang bertanggung jawab pada Dewan Komisaris. Pimpinan tertinggi produksi dipegang oleh Direktur Produksi Teknik dan Pengembangan, yang membawahi langsung Biro Perencanaan Produksi dan Pengawasan Proses, Biro Inspeksi dan  K-3, serta Kompartemen Produksi. Kompartemen Produksi membawahi langsung Departemen Operasi I, Departemen Operasi II, Departemen Pemeliharaan dan Kepala Shift. Pada kesempatan Kerja Praktek ini penulis ditempatkan di Departemen Pemeliharaan, dimana Kepala Departemen dibantu oleh lima Kepala Bagian yaitu :

·         Kabag. Rendal Har

·         Kabag. Perbengkelan dan Alat berat

·         Kabag. Har Lapangan

·         Kabag. Har Listrik

·         Kabag. Har Instrument

Adapun tugas Departemen Permeliharaan secara garis besar adalah :

·         Memelihara dan merawat setiap peralatan pabrik yang sedang beroperasi, agar semua peralatan dapat bekerja dengan baik tanpa adanya kerusakan-kerusakan yang tidak diinginkan.

·         Merencanakan dan mengendalikan setiap langkah perbaikan Preventif Maintenance.

·         Menye1enggarakan revisi tahunan (perbaikan tahunan) setiap 12 bulan sampai 18 bulan sekali tergantung kondisi mesin dan peralatan (seperti Rotaring Machine dan Catalyst Performance).

Gambar 2.1 Struktur Organisasi PT. Pupuk Iskandar Muda

2.4    Unit Produksi PT. Pupuk Iskandar Muda

PT. Pupuk Iskandar Muda mempunyai dua pabrik yaitu pabrik PIM-1 dan PIM-2. Setiap pabrik mempunyai tiga unit produksi yaitu unit utility, unit ammonia, dan unit urea. Unit-unit tersebut saling berkaitan.

Unit-unit pabrik PIM-1 antara lain :

·         Unit utility PIM-1 adalah pabrik yang menyediakan bahan baku dan penunjang untuk kebutuhan operasi seluruh pabrik PIM-1. Proses produksi yang terjadi di unit utility PIM-1 antara lain pengolahan air bersih untuk bahan baku, air untuk pendingin, air bebas mineral untuk boiler, uap air (steam), udara instrumen, tenaga listrik, dan oksigen serta nitrogen. Bahan baku berupa air diperoleh dari Krueng Peusangan. Tenaga listrik dibangkitkan oleh Generator Turbin Gas berkapasitas 15 MW. Bahan baku udara yang diperoleh dari udara bebas di dalam Fractionation Colum didinginkan dengan berdasarkan perbedaan titik embun, sehingga unsur oksigen dan nitrogen dapat dipisahkan lagi. Bagian unit utility terdiri dari unit water intek facility, unit pengolahan air (Clarifaier, Grafity Sand Filter, Filter Water Reservoir, Activaced Carbon Filter, Demineralizer), unit pembangkit steam (Package Boiler, Waste Heat Boiler), unit udara instrument/udara pabrik, unit air separation plant, unit gas matering station, unit pengolahan limbah, unit CO₂ dan dry Ice, dan unit pembangkit listrik (Main Generator, Stand By Generator, dan Emergency Generator).

·          Unit ammonia PIM-1 dengan  kapasitas design pabriknya 1.000 ton ammonia per hari yang telah dioptimalkan menjadi 1.170 ton ammonia per hari atau 386.000 ton ammonia per tahun, mengunakan teknologi Kellog, Amerika dengan bahan baku gas alam, uap air (steam), dan udara. Gas alam dibebaskan dari senyawa impurities (senyawa-senyawa ikutan) kemudian diubah menjadi gas sintesa H2, CO₂ dan N­­­_2. Gas sintesa kemudian dikonversikan menjadi ammonia, setalah beberapa reaksi dan pemurnian, ammonia ini siap dikririm untuk pabrik urea atau sebagai produksi langsung ammonia. Dari proses reaksi dan pemurnian gas sintesa menghasilkan juga karbon dioksida (CO­­­₂) sebagai produk samping.

Gambar 2.2 Block Diagram Proses Plant Ammonia.

Adapun proses produksi di pabrik ammonia adalah sistem persiapan gas umpan baku (Desulfurizer, Mercury Guard Chamber, CO­­­₂ Pretreatment Unit, Hydrotreater, ZnO Guard Chamber), sistem pembuatan gas sintesa (Primary Reformer, Secondary Reformer, Shift Converter), sistem pemurnian gas sintesa (CO₂ Absorber, CO₂ Stripper, Methanator), sistem sintesa ammonia pendinginan ammonia, sistem daur ulang ammonia, dan sistem daur ulang hidrogen (HRU) .

·         Unit urea PIM-1 menggunakan teknologi Mitsu Toatsu Total Recycle C Improved, Jepang dengan kapasitas desainnya sebesar 1.725 ton urea per hari atau 570.000 ton urea per tahun. Unit Urea PIM-1 adalah pabrik yang mengolah pupuk urea jenis prill berukuran 18 mesh dengan mereaksikan ammonia (NH₃) dan karban dioksida (CO­­­₂) yang diperoleh dari unit ammonia  menjadi Urea (NH₂­CONH­­­­_2­­­­­) di dalam Reaktor (52-DC-101) dengan tekanan 250 Kg/cm²G dan temperatur 200 ^oC yang mengahasilkan larutan urea dengan konsentrasi urea 32%. Larutan urea dari Reaktor dimurnikan lagi dari H₂O, ammonia berlebih, dan ammoniam carbamat di seksi purifikasi dengan cara penurunan tekanan dan pemanasan. Penurunan tekanan di seksi purifikasi ini dalam tiga tingkat tekanan (17 Kg/cm²G_, 2,5 Kg/cm²G, dan 1 Atmospheric) konsentrasi urea dari hasil purifikasi dengan konsentrasi 74%.  Setelah itu dimurnikan  di kristallisasi dengan cara vacum  dengan tekanan 120 mmHg,  lalu diumpankan ke Centrifuge (52-GF-201A/F)untuk dibuat powder (tepung), dengan cara memisahkan kristal urea dengan larutan induk. lalu dikeringkan di  Fluidizing Dryer (52-FF-301) dan dihembus oleh Force Fan For Dryer (52-GB-301) dan  hisap di oleh Induce Fan For Drayer                (52-GB-302), lalu masuk ke Cyclone (52-FC-301A/D),  Screw Converyor To Melter        (52-JD-301A/B) untuk diratakan,  kemudian dilelehkan kembali dalam Melter (52-EA-301) dengan menggunakan steam sebagai pemanas. Lalu di arahkan melalui Acustic Granulator (52-PF-301A/L) jatuh bagaikan hujan dengan ketinggian 60 meter yang kemudian akan memadat setelah didinginkan di Fluidizing Cooler (52-FD-302) dengan udara dari Blower For Fluidizing Cooler (52-GB-303). Kemudian over flow yang jatuh ke Troemmel            (52-FD-303) yang memisahkan  butiran-butiran urea yang over size dari produk.  Urea produk yang dihasilkan diangkut oleh Belt Scale (52-JF-301)  yang akan disimpan dalam bulk storage atau dikirim ke unit pengantongan.

 

Gambar 2.3 Block Diagram Proses Plant Urea.

Adapun proses yang terjadi di pabrik urea PIM-1 adalah seksi sintesa, seksi purifiksi (penguraian/pemurnian), seksi recovery (daur ulang) dan seksi pengkristalan dan pembutiran.

Unit-unit pabrik PIM-2 antara lain :

·         Unit utility PIM-2 adalah pabrik yang menyediakan bahan baku dan penunjang untuk kebutuhan operasi seluruh pabrik PIM-2. Proses produksi yang terjadi di unit utility PIM-2 antara lain pengolahan air minum, air bersih, air pendingin, air proses, steam, tenaga listrik, intrument air, plant air, nitrogen gas dan mengolah limbah cair.

·         Unit ammonia PIM-2 mengunakan teknologi Kellog Brown & Root, Amerika Serikat, dengan  kapasitas design pabriknya 1.200 ton ammonia per hari atau 390.000 ton ammonia per tahun. Unit ammonia PIM-2 adalah pabrik yang mengolah bahan baku gas alam menjadi ammonia (NH₃) sebagai produk utamanya dan karban dioksida (CO­­­₂) sebagai produk samping.

·         Unit urea PIM-2 menggunakan teknologi Advences Process For Cost and energy saving (ACES) - TEC, Jepang dengan kapasitas desainnya sebesar 1.725 ton urea per hari. Unit Urea PIM-2 adalah pabrik yang mengolah pupuk urea jenis granul dengan ukuran 2-4 mm dengan mereaksikan ammonia (NH₃) dan karban dioksida (CO­­­₂) yang diperoleh dari unit ammonia  menjadi Urea (NH₂­CONH­­­­_2­­­­­). Adapun proses yang terjadi di pabrik urea PIM-2 adalah seksi sintesa, seksi purifiksi (penguraian/pemurnian), seksi konsentasi, seksi ganulaasi, seksi recovery (daur ulang), dan seksi proses condensate treatment.

2.5    Unit  Penunjang Produksi PT. Pupuk Iskandar Muda

   Kelancaran produksi PT. Pupuk Iskandar Muda tidak terlepas dari unit-unit penunjang produksinya. Adapun unit-unit penujang produksinya antara lain :

·         Unit pelabuhan PT. Pupuk Iskandar Muda mampu disandari kapal-kapal curah berbobot mati sampai 25.000 DWT. Ke dalaman rata-rata 10,5 meter pada saat air surut dan dilengkapi dengan sarana untuk memuat pupuk curah ke dalaman kapal (Ship Loader). Serta sarana air minum dan sarana navigasi.

·         Gudang urea curah lengkap dengan portal Scrapper dan Ban berjalan.

·         Laboratorium pengendalian produksi yang berada unit utility, unit ammonia dan unit urea.

·         Laboratorium utama yang selalu memeriksa mutu hasil produksi dan memonitor limbah.

·         Perbengkelan yang menunjang pemeliharaan pabrik dan perbengkelan perbaikan alat-alat dan kenderaan.

2.6    Sistem Kelistrikan PT. Pupuk Iskandar Muda

PT. Pupuk Iskandar Muda adalah sebuah perusahaan yang berproduksi secara terus-menerus. Dalam menunjang proses produksinya tentu memerlukan energi listrik yang cukup. Penyediaan tenaga listrik tidak dapat diandalkan pada satu pembangkit saja, karena dapat saja terjadi gangguan pada saat pembangkit sedang beroperasi. Untuk menjamin tersedianya tenaga listrik secara kontinyu pada beban tertentu atau beban yang sama sekali tidak diperbolehkan kehilangan tenaga listrik, maka pembangkit listrik harus memiliki beberapa pembangkit,  yaitu :

·         Turbin Gas Generator (Main Generator) berkapasitas 15 MW

·         Turbin Gas Generator Stand By (Stand By Generator) berkapasitas 1,5 MW

·         2 unit Diesel Engine Generator Emergency (DEG) berkapasitas 760 KW dan    350 KW

Dalam kondisi baik, koordinasi dari Generator utama, Generator Stand by, dan Generator Emergency adalah sebagai berikut :

1.   Bila terjadi Power Failure, maka UPS langsung mensupply daya ke peralatan Instrumentasi yang sama sekali tidak boleh adanya pemutusan daya, dengan kebutuhan baterai sebagai sumber tenaga UPS.

2.  Bila terjadi penurunan tegangan yang disebabkan matinya Generator utama maka DEG 760 KW dan 350 KW akan start secara otomatis untuk mensupply daya ke beban-beban emergency dan UPS, dimana sistem ini akan menggantikan fungsi baterai sebagai tenaga UPS dan menjalankan peralatan - peralatan kritis lainnya seperti pompa minyak pelumas, pompa bahan bakar, pengisian baterai dan lampu - lampu emergency (darurat).

3.   Bila DEG 760 KW dan 350 KW sudah stabil berjalan (2 menit setelah start), maka Generator Stand By 1,5 MW dihidupkan secara manual untuk memenuhi kebutuhan pompa listrik di unit Utility, Ammonia, Urea dan penerangan.

2.7    Sistem Distribusi Listrik PT. Pupuk Iskandar Muda

Fungsi dari sistem distribusi adalah menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari pusat supply ke pusat - pusat / kelompok beban dan konsumen dengan mutu penyaluran yang memadai.

a.  Keandalan Sistem Distribusi

Kontinuitas pelayanan tergantung pada macam sarana penyaluran peralatan pengaman. Sarana penyalur atau jaringan distribusi mempunyai tingkat kontinuitas yang tergantung pada susunan saluran dan cara pengaturan operasinya, pada hakikatnya direncanakan dan dipilih untuk memenuhi kebutuhan dan sifat beban.

b.  Sistem Saluran dan Jaringan Distribusi

Saluran distribusi pada PT. Pupuk Iskandar Muda ini adalah saluran bawah tanah (underground cable). Keuntungan pemakaian saluran bawah tanah ini adalah tidak terpengaruh oleh gangguan cuaca buruk seperti angin, hujan, petir, dan lebih indah karena tidak mengganggu pandangan sedangkan kerugiannya adalah segi ekonomis, biaya pembangunannya lebih mahal dan perbaikannya sukar bila terjadi gangguan, sedangkan di pabrik 2 saluran distribusinya under ground cable dengan menggunakan lock-lock cable untuk tempat penyalurannya.

Jaringan distribusi pada PT. Pupuk Iskandar Muda menggunakan :

·         Sistem simple-radial

·         Sistem Loop Primary-radial.

Sistem jaringan radial mempunyai beberapa keuntungan antara lain biaya investasi relative rendah, bentuk jaringan sederhana. Tetapi dari segi kehandalan sistem radial ini terburuk, sebab bila feeder atau trafo mengalami gangguan maka kelompok beban tersebut mengalami gangguan. Oleh sebab itu harus diperhatikan dan diperhitungkan koordinasi reley proteksinya. Agar jika terjadi gangguan, pemutus yang bekerja hanya pada beban yang terganggu saja. Sistem loop primary-radial dipergunakan pada unit ammonia, walaupun sumber tenaga listrik yang dipakai berasal dan satu sumber saja. Hal ini bertujuan agar salah satu saluran mengalami gangguan, dapat dialihkan kesaluran yang lain.

c. Pengaman Sistem Distribusi

Sistem pengaman bertujuan untuk mencegah atau membatasi kerusakan pada jaringan beserta peralatannya, dan keselamatan umum yang disebabkan karena gangguan dan meningkatnya kelangsungan produktifitas pabrik dan keperluan fasilitas perusahaan.

Pelaksanaan tugas dan pengamanan dapat diperinci sebagai berikut :

·         Melakukan koordinasi dengan sisi tegangan tinggi.

·         Mengamankan peralatan dan kerusakan karena arus lebih.

·         Membatasi kemungkinan terjadinya kecelakaan.

·         Secepatnya pembebasan pemadaman karena gangguan.

·         Membatasi daerah yang mengalami pemadaman.

·         Mengurangi intensitas pemutusan tetap karena gangguan.

d. Normal Power Supply

Dalam keadaan normal, daya listrik disupply oleh generator utama yang berkapasitas 15 MW, 13.8 kV yang digerakkan oleh turbin gas. Daya listrik yang dibangkitkan tersebut distribusikan melalui busbar 13,8 kV di dalam Switch Gear Main dan Utility untuk seterusnya didistribusikan ke seluruh areal pabrik dan perumahan.

Daya listrik yang berasal dari bus 13,8 kV ini didistribusikan ke pusat beban melalui masing - masing Swicth Room (Gardu - Gardu) berikut :

·         Switch room Main and Utility (Ruang Kontrol Utama dan Utility).

·         Switch room Urea Unit (Ruang Kontrol Unit Urea).

·         Switch room Urea Handling and Storage Facility (Ruang Kontrol Penanganan dan Unit Fasilitas Urea).

·         Switch room Air Sparation Facility (Ruang Fasilitas Udara Pendingin).

·         Swicth room Water in Take Facility (Ruang Fasilitas Pengontrolan Air).

·         Swicth room Housing Colony (Ruang Kontrol untuk Penerangan Perumahan).

·         Sedangkan untuk pabrik 2 distribusi, switch room dibangun dalam satu gedung (satu gardu MSB)

BAB III

DASAR TEORI

                                                                                        

3.1    Sistem Pembangkit Tenaga Listrik

         Pembangkit tenaga listrik berfungsi untuk mengkonversikan sumber energi primer menjadi energi mekanik penggerak generator, yang selanjutnya energi mekanik ini diubah menjadi energi listrik oleh generator. Pembangkit tenaga listrik sebagian besar dilakukan dengan cara memutar generator sinkron sehingga didapat tenaga listrik dengan tegangan bolak-balik tiga fasa. Energi mekanik yang diperoleh untuk memutar generator sinkron didapatkan dari mesin penggerak generator atau  biasa disebut penggerak mula (prime mover). Mesin penggerak generator yang banyak digunakan dalam pabrik, yaitu mesin diesel, turbin uap, turbin air, dan turbin gas. Mesin-mesin penggerak generator ini mendapat energi dari :

·         Proses pembakaran bahan bakar (mesin-mesin termal)

·         Air terjun (turbin air)

·         Tekanan steam (Turbin uap)

·         Tekanan gas (Turbin gas)

3.1.1 Jenis-Jenis Pembangkit Listrik

         Pada dasarnya pembangkit itu dibagi dua yaitu pembangkit konvensional dan pembangkit non konvensional. Pembangkit yang lazim digunakan saat ini yaitu  pembangkit jenis konvensional, jenis-jenis pembangkitnya yaitu sebagai berikut :

·         Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTGU)

·         Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN).

Sedangkan pembangkit listrik non konvensional umumnya masih dalam tahap riset sehingga belum merupakan pusat pembangkit listrik. Khusus untuk  pembangkit tenaga listrik tenaga surya, sudah dibangun ditempat-tempat yang jauh dari jaringan PLN dengan memanfaatkan energi matahari. Adapun jenis-jenis pembangkit non konvensional ini adalah :

·         Pembangkit Listrik Tenaga Surya

·         Pembangkit Listrik Tenaga Angin

·         Fuel Cell (Sel Bahan Bakar)

·         Pembangkit Listrik Biomassa Solar

·         Pembangkit Listrik Limbah Kayu

·         Pembangkit Listrik Gelombang Laut dan lain sebagainya.

3.2    Pembangkit Tenaga Listrik Di PT. Pupuk Iskandar Muda

         PT. Pupuk Iskandar Muda adalah industri yang bekerja secara kontinyu, untuk menunjang kerja tersebut maka tenaga listrik harus tersedia secara cukup. Penyediaan tenaga listrik tidak dapat diandalkan kepada satu pembangkit tenaga listrik saja, karena dapat saja terjadi gangguan seketika pada saat pembangkit tenaga listrik tersebut beroperasi normal. Untuk menjamin tersedianya tenaga listrik secara terus-menerus pada beban-beban tertentu pabrik PT. Pupuk Iskandar Muda mempunyai tiga unit pembangkit tenaga listrik yaitu :

·         Gas Turbin Generator 15 MW

·         Solar Turbin Generator 1,5 MW

·         Diesel Engine Generator Emergency 350 KW.

3.2.1 Pembangkit Utama Gas  Turbin Generator

         Gas Turbin Generator utama ini merupakan generator utama dalam keadaan operasi normal dirancang untuk dapat memenuhi kebutuhan pabrik utility, ammonia, urea, offsite, maintenan shop, perkantoran, dan perumahan.

         Gas turbin generator ini menghasilkan daya sebesar 15 MW dengan tegangan 13,8 KV, 3 phasa, 50 Hz yang digerakkan oleh turbin gas.

3.2.2 Pembangkit Stand By Solar Turbin Generartor 1,5 MW

         Fungsi dari pembangkit stand by ini ialah bila terjadi gangguan listrik (power failure) pada pembangkit utama, untuk mempertahankan kondisi pabrik tidak sampai shut down total, maka dijalankan untuk membantu daya (memback-up power) listrik secara terbatas ke pabrik utility, ammonia, dan urea. Pembangkit stand by ini hanya mampu dibebani lebih kurang 1,5 MW.

         Pada dasarnya prinsip kerja stand by turbin generator ini sama dengan prinsip kerja generator utama, hanya saja pada generator stand by ini menggunakan dua bahan bakar (Double fuel system) yaitu solar dan gas.

         Double fuel system ialah suatu sistem yang dapat menggunakan salah satu bahan bakar solar atau gas. Bukan berarti dalam pengoperasiannya menggunakan dua bahan bakar sekaligus.

3.2.3 Pembangkit Diesel Engine Generator Emergency

         Apabila terjadi gangguan listrik (electric failure) karena generator utama mati (shut down), maka untuk melindungi peralatan-peralatan kritis (peralatan yang tidak boleh mati secara langsung dan tiba-tiba). Generator Emergency ini akan start secara otomatis dalam waktu 10 detik setelah gangguan listrik (electric failure) terjadi, pembebanan juga dilakukan secara otomatis.

         Prinsip kerja diesel engine generator sama saja dengan mesin diesel biasa dimana sebagai penggerak mula starting menggunakan motor DC atau dinamo start. Solar yang telah dikabutkan dimasukkan dalam ruang pembakaran dan diberi tekanan mula sehingga kenaikan temperatur dan panas pembakaran diperoleh dari kompresi udara di dalam cylinder, akibat gerak translasi dari piston sehingga udara di dalam ruang kompres mengalami kenaikan tekanan sedemikian rupa, lalu bahan bakar disemprotkan ke dalam cylinder melalui pipa injector agar timbul proses pembakaran.

         Proses pembakaran pada mesin diesel dimulai dari langkah hisap kemudian langkah kompresi, seterusnya langkah usaha dan selanjutnya diteruskan ke langkah buang. Proses ini berlanjut secara terus-menerus untuk memutar poros sehingga generator berputar.

3.3    Generator Sinkron

         Generator sinkron adalah merupakan generator arus bolak-balik yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Untuk penggerak mula generator dengan daya yang besar digunakan turbin air, gas dan uap. Sedangkan generator dengan daya yang  kecil yang biasanya dimiliki oleh perorangan atau pabrik-pabrik disebut generator set yang dijalankan oleh mesin diesel, sebagai generator. Besarnya energi mekanik ini mempunyai frekuensi listrik sebanding dengan  jumlah kutub dan putaran yang dimilikinya. Akibat perputaran rotor generator tersebut berarti akan memutar kumparan yang berada dalam medan magnet dan akan membangkitkan tegangan pada terminal stator.

         Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan generator sinkron. Generator sinkron sering disebut altenator merupakan mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkron dapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron satu fasa tergantung dari kebutuhan.

3.4    Prinsip Dasar Generator

         Generator merupakan sebuah mesin listrik yang dapat mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Jika sepotong kawat terletak diantara kutub-kutub magnet, kemudian kawat tersebut diputar, maka diujung kawat itu akan timbul gaya gerak listrik (ggl) karena induksi.

         Rangkaian listrik generator terdiri dari lilitan jangkar, komutator, sikat-sikat dan lilitan medan kecuali pada jangkar kecil, lilitan jangkar terdiri dari kumparan yang dililitkan membentuk suatu bentuk dan ukuran tertentu.

         Generator sinkron harus memiliki 3 syarat utama untuk bisa menjadi pembangkit energi listrik, yaitu :

·         Medan magnet (magnetic field) yaitu adanya induksi megnetic disekitar penghantar atau konduktor.

·         Penghantar (konduktor) berfungsi sebagai jalan atau media induksi magnetik untuk menjadi tegangan atau beda potensial.

·         Pergerakan konduktor (relative motion) yaitu gerakan yang terus menerus atau konstan yang berfungsi agar induksi dari satu penghantar yang berputar (rotor) dapat memotong induksi dari penghantar tetap (stator) atau yang disebut dengan perpotongan medan magnet atau perpotongan fluks magnetik (garis-garis medan magnet).

Pada dasarnya generator berkerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, dimana bila sebuah penghantar digerakkan di dalam medan magnet, fluks magnet akan terpotong dan gaya gerak listrik akan terjadi di dalam pengahantar tersebut. Terbangkitnya electromative force (emf) atau gaya gerak listrik (ggl)  pada didasari oleh empat hukum utama.

1.      Berdasarkan  Hukum Faraday dapat diketahui bahawa apabila magnetic flux yang melingkari suatu rangkaian listrik berubah-ubah, maka rangkaian listrik tersebut akan terbangkit tegangan listrik.

E induksi = ..................................................................................... 3.1

Dimana : E induksi = gaya gerak listrik yang diinduksikan (Volt ; V)

                        = perubahan magnetic flux (; Wb/s)

2.      Hukum maxwell pertama atau yang lebih dikenal dengan Hukum Biot-Savart yaitu integral keliling dari kuat medan magnet berbanding lurus dengan arus listrik yang terkurung oleh integral keliling tersebut.

 =  atau gaya gerak magnet (ggm)............................................. 3.2

..... Keterangan : H = kuat medan magnet (A/m)

                           dl = element integral keliling (m)

                           s   = rapat arus (A/m²)

.....                      ds = element permukaan (m²)

3.      Hukum Hopkinson sering disebut hukum ohm untuk medan magnet. Besar flux sama dengan gaya gerak magnet (ggm) dikali dengan daya hantar magnet.

       = W. I................................................................................................ 3.3

      Dimana :  = flux (weber; wb)

                      W = jumlah lilitan

                       I  = arus listrik (ampere; A)

                       = daya hantar magnet ( weber/ampere; wb/A) 

4.      Hukum Lenz yang menyatakan bahwa suatu tegangan yang di induksi akan menyebabkan arus listrik dalam suatu rangkaian dengan arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang ditimbulkan akibat arus listrik tersebut akan memotong perubahan yang dihasilkan arus tersebut.

Sebuah generator sinkron dirancang serta dibuat untuk menghasilkan tegangan tertentu pada frekuensi tertentu pula. Banyaknya belitan dari kumparan stator tergantung dari banyaknya kutub magnet rotor dan kecepatan putar kutup magnet tersebut. Dalam suatu generator sinkron, hubungan antara kecepatan putar rotor, frekuensi, dan jumlah kutub dapat ditentukan dengan rumus :

 Ns = .............................................................................................. 3.4

Keterangan : Ns = besarnya putaran sinkron (rpm)

                      f  = frekuensi (Hz)

                      p = jumlah kutub

3.5    Prinsip Kerja Generator Sinkron

Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai berikut :

1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap.

2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.

3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor, akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan Persamaan 3.5 dan Persamaan 3.6 berikut :

                                   ........................................................................................... 3.5

                           ................................................................................................... 3.6

Dimana :   E_m = ggl induksi maksimum (Volt) ; E_eff  = ggl induksi efektif (Volt)                     N = jumlah lititan; e = ggl induksi dalam keadaan transient (Volt)                      C = konstanta;  f  = frekuensi (Hz); n = putaran rotor (rpm)

                  Ø_m = fluk magnet maksimun (Waber)

Untuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan kumparan jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi pada ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 120⁰ satu sama lain.

3.6  Proses Pembangkitan Tegangan

        Pembangkitan tegangan merupakan proses yang paling penting dalam suatu pembangkit energi listrik. Dalam proses ini pula energi listrik didapatkan dari konversi energi mekanik. Energi mekanik ini dimanfaatkan untuk memutar rotor generator dalam pembangkitan energi listrik.

Penghantar yang berputar di dalam suatu medan magnet yang memotong garis-garis medan magnet (ggm), maka kawat penghantar tersebut akan menghasilkan tegangan listrik. Berdasarkan hukum faraday dapat dirumuskan :

  E = B.L.V Sin........................................................................................... 3.7                                                           

Dimana            :  E       =  Tegangan sesaat yang dibangkitkan dalam kawat

                     B      =  Kerapatan fluks

                     L       =  Panjang konduktor

                     V      =  Kecepatan gerak konduktor

                           = sudut antara kawat dengan fluksi magnet.

Jadi dapat dikatakan bahwa untuk membangkitkan tenaga listrik maka dibutuhkan :

·         Arus penguat medan untuk menghasilkan fluks magnetic

·         Kawat penghantar ( konduktor ) dimana tegangan dibangkitkan

·         Putaran

Pada generator AC belitan medan ditempatkan dalam slot – slot pada rotor.  Belitan ini dicatu dengan arus searah melalui slip ring atau sikat – sikat.  Penguat medan yang diperoleh dari sumber DC disebut eksiter, eksiter dapat berupa rangkaian penyearah elektronik ataupun sebuah generator DC yang ditopling langsung dengan proses altenator.

Pada generator AC yang besar biasanya belitan jangkar ditempatkan dalam slot-slot stator.  Pada saat medan berputar garis-garis fluks akan memotong kawat-kawat penghantar pada stator yang disusun sedemikian rupa sehingga diinduksikan tegangan yang sinusiodal.

Dalam suatu generator AC (Altenator) hubungan setara kecepatan putaran rotor (rpm). Frekuensi (Hz) dan jumlah kutub (p) secara matematis dapat ditulis :

n = 120f/P................................................................................................... 3.8

Dimana : n = Jumlah putaran permenit (RPM)

          p = Jumlah Kutup

          f = Frekwensi (Hz)

Seperti kita ketahui bahwa kemagnetan dapat menimbulkan kelistrikan.

E = c.n. ................................................................................................... 3.9

Dimana : c = Konstanta

          N = putaran generator

           = Fluksi yang memotong kumparan

Dari persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa :

Tegangan generator akan naik bila putaran (n) turbin naik. Fluksi () yang dihasilkan rotor tergantung dari besarnya arus penguat medan (if) sehingga yang dihasilkan mengalir melalui slip ring dapat dianggap besarnya fluksi sebanding dengan arus penguat  medan (if) sehingga persamaan diatas dapat dirumuskan menjadi :

E = C.n.If ............................................................................................... 3.10

Dimana :                C = Konstanta yang lain

                              n = Putaran Rotor Generator

                              If = Arus Penguat Medan

Pada putaran konstan, tegangan generator menjadi sebanding dengan arus penguatnya. Dari rumusan di atas dapat kita lihat bahwa apabila putaran kita naikkan sedangkan fluksi tetap, maka tegangan yang kita dapatkan juga naik, sementara itu fluksi dihasilkan tergantung pada besarnya arus penguat.  

                         

BAB IV

SISTEM PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR 15 MW

(53-GI-7001) DI PT. PUPUK ISKANDAR MUDA

4.1    Pendahuluan

         Generator 15 MW di PT. Pupuk Iskandar Muda merupakan salah satu unit pembangkit energi listrik yang dimanfaatkan untuk menunjang proses produksi dan menjadi generator utama untuk penyuplai energi listrik. Generator 15 MW yang digunakan di PT. Pupuk Iskandar Muda adalah generator turbin gas dengan kapasitas 15 MW, tegangan 13,8 KV, frekuensi 50 Hz, dan faktor daya 0,8.

        Generator 15 MW ini merupakan jenis generator sinkron tiga fasa dengan memiliki dua kutub. Proses pembangkitan energi listrik di generator 15 MW terjadi proses konversi energi elektromagnetik dari energi mekanik menjadi energi listrik.  Dalam proses tersebut terjadi pembangkitan tegangan pada generator yang merupakan proses yang paling penting dalam suatu pembangkit energi listrik.

4.2    Prinsip Kerja Pembangkitan Tenaga Listrik Generator 15 MW             

Turbin gas pada dasarnya adalah motor bakar yang menghasilkan energi panas kemudian diubah menjadi energi mekanik melalui proses thermodinamika. Motor Cranking (53-GI-7001M) dijalankan dari kontrol room untuk memutar rotor kompresor. Dengan berputarnya kompresor, udara luar akan dihisap ke dalam bagian kompresor melalui lubang pemasukan udara oleh rotor kompresor.

Udara bertekanan (compressor air) yang keluar dari kompresor mengalir ke combustion chamber (ruang pembakaran). Di dalam ruang pembakaran, udara ini dicampur dengan bahan bakar gas (fuel) yang bertekanan 17-21 kg/cm²G^­­­ dan dibakar oleh suatu alat penyalaan atau spark plug ignition. Hasil pembakaran berupa gas panas yang bertekanan tinggi disalurkan ke turbin melalui nozzle sehingga menghasilkan gerak perputaran turbin dengan cara difusi gas oleh sudu-sudu turbin. Tekanan dan suhu gas ini akan menurun apabila telah memutar rotor turbin dan selanjutnya keluar melaui diffuser gas buang turbin. Setelah putaran turbin kurang lebih 2960 RPM secara otomatis  motor cranking akan lepas dari koplingnya, turbin berkerja memutar kompresor dan generator sebagai beban. Kemudian turbin akan berputar sebesar 5100 RPM yang dicontrol oleh speedtronic mark II untuk membuka valve SRV dan GCV. Karena poros turbin dihubungkan ke reduction gear yang menghubungkan ke generator dimana melalui reduction gear unit ini putaran turbin menjadi 3000 RPM. Sehingga  generator hanya menerima putaran 3000 RPM.

Sisa gas buang turbin ini melalui exhaust dipergunakan lagi oleh waste heat boiler (WHB) untuk pembuatan steam sebagai penggerak pada peralatan pabrik lainnya seperti turbin steam pada cooling water system.

Gambar 4.1 : Block Diagram Generator Turbin Gas (53-GI-7001)

Keterangan : M    = Motor Cranking

 C    = Compressor

 CC = Combustion Chamber (Ruang Pembakaran)

 T    = Turbin

RG = Reduction Gear

G    = Generator

1     = Udara Dari Atmosfir

2    = Bahan Bakar (Fuel Gas)

3    =  Exhaust Turbin ke WHB

4.3    Start up Control pada Generator Turbin Gas 15 MW (53-GI-7001)

Pada saat turbin gas ingin dijalankan, hal tersebut dinamakan START UP, pada proses start up ini terdapat urutan kerja yang berbeda sesuai dengan keadaan yang terjadi, urutan tersebut dinamakan SEQUENCE atau MODE.

Kondisi Start up dari turbin gas selalu dihubungkan dengan Speed (putaran turnbin gas dalam rpm) yang dibagi dalam:

·         Crangking adalah putaran turbin gas mulai dari 0 RPM sampai mencapai putaran  950 RPM.

·         Purging ialah proses dimana turbin gas  telah mencapai putaran 950 RPM sampai dengan putaran 1250 RPM, sebelum diadakan pembakaran (sebelum gas dimasukkan dan busi dinyalakan), maka perlu dipurging ruang bakar selama 3 menit. Agar uap-uap air yang tercondensasi hilang. Dan  pembakaran udara hasil kompresi menjadi sempurna.

·         Firing ialah proses dimana setelah ruang bakar dipurging selama beberapa menit maka gas dimasukkan. Busi (spark plug) dinyalakan selama 1 menit.

·         Warming up ialah proses setelah terjadi firing maka untuk menghindari thermal-shock (panas yang mendadak naik), maka jumlah bahan bakar yang masuk ruang bakar dikurangi sedikit hingga panas terjadi akan berkurang apabila panasnya telah merata siap untuk akselerasi (warming up berlangsung selama 1 menit).

·         Acceleration Setelah proses warm up dilampui maka putaran turbin gas siap untuk dinaikkan/ditambah (akselerasi) percepatan tersebut dibatasi tidak boleh melebihi 50 rpm setiap detik, hingga putaran turbin gas mencapai  99 % normal speed yaitu  5049 rpm.

·         Full Speed No Load (FSNL) yaitu tahap dimana turbin gas telah sequence complet dan siap menerima beban, pada saat itu putaran turbin gas telah melampui  85 % dari speed normal dan juga turbin gas telah melampui semua sequence dan auxiliary device penunjang proses start up yang tidak diperlukan lagi telah dimatikan.

·         Sequence selama proses start up tersebut dikontrol oleh speed relay dan ini dapat dilihat pada lampu indikator pada panel speedtronic.

4.4  Sistem Pembangkitan Tegangan Pada Generator 15 MW

Sistem pembangkitan tegangan pada generator merupakan suatu ruang lingkup yang terdiri dari masukan (input) yaitu pemberian arus penguat medan (If)  ke kumparan rotor pada generator yang akan menimbulkan gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi. Gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi akan memotong kumparan stator akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) atau tegangan terbangkit sebagai hasil (output).

         Pembangkitan tegangan pada generator 15 MW merupakan hal paling penting dalam proses pembangkit energi listrik dalam menghasilkan daya sebesar 15 MW. Apabila pembangkitan tegangan kecil maka daya yang dihasilkan pun kecil. Dan sebaliknya apabila tegangan yang dibangkitkan besar maka daya yang dihasilkan oleh generator tersebut pun besar.

         Pada saat generator mulai bergerak arus penguat medan (If) diperoleh dari baterai. Karena pada saat itu generator belum dapat menghasilkan tegangan dan arus sendiri. Pemberian arus penguat medan (If) pada kumparan rotor dalam arus searah (DC). Supaya garis-garis gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi yang ditimbulkan harus satu arah. Perputaran rotor mengeliling stator dan  gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi akan memotong kumparan stator akan menimbulkan gaya gerak listrik (ggl) atau  tegangan terbangkit. Tegangan terbangkit yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh arus penguat medan yang diberikan. Semakin besar arus penguat medan diberikan maka makin sebesar garis-garis gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi yang akan muncul pada kumparan rotor. Ini juga mempengaruhi pembangkitan tegangan pada generator.

         Pembangkitan tegangan pada generator  juga dipengaruhi oleh kecepatan putaran dari rotor generator tersebut. Semakin cepat perputaran rotor dari generator semakin tinggi tegangan yang dibangkitkan. Sebaliknya semakin lambat putaran rotor dari generator semakin rendah tegangan yang dibangkitkan.  Kecepatan putaran dari generator dipengaruhi oleh kecepatan turbin. Semakin cepat perputaran turbin maka semakin cepat perputaran rotor dari generator. Sebaliknya semakin lambat putaran turbin semakin lambat perputaran rotor dari generator. Perputaran turbin dipengaruhi oleh hasil pembakaran udara di Combustion Chamber (Ruang Pembakaran). Pembakaran udara dipengaruhi oleh bahan bakar (fuel gas) diberikan pada Combustion Chamber (Ruang Pembakaran). Semakin banyak bahan bakar (fuel gas) yang diberikan semakin sempurna hasil pembakaran udara. Yang membuat udara yang keluaran Combustion Chamber (Ruang Pembakaran) mempunyai daya yang sempurna dalam menggerakkan sudu-sudu turbin. Perputaran turbin menjadi cepat. Seiring cepatnya perputaran turbin, perputaran rotor generator pun akan cepat, dan tegangan yang dibangkitkan pun tinggi.

         Arus penguat medan  masuk pada kumparan rotor generator 15 MW         (53-GI-7001) ketika kecepatan turbin penggerak generator tersebut kecepatannya 40 %  dari kecepatan normal yang berarti : 40 %  x 5100 RPM = 2040 RPM, sudah melewati daerah kritis pertama dari turbin  yaitu 1534 RPM. Sedangkan daerah kritis yang kedua yaitu 2893 RPM. Jadi turbin tidak akan mati mendadak yang membuat kecepatan rotor dari generator kembali ke nol. Dan tegangan yang dibangkitkan pun akan sama nol. Berarti kalau arus penguat medan masuk sebelum melewati daerah kritis dari turbin maka arus penguat medan tidak berarti apa-apa. Karena pembangkitan tegangan ada kalau ada tiga hal yaitu konduktor, medan magnet, dan pergerakan konduktor. Disamping itu pada saat 40 % kecepatan normal sudah terjadi pembakaran  di Combustion Chamber (Ruang Pembakaran) dikarenakan fuel gas (bahan bakar) sudah masuk dan motor cranking siap-siap lepas dari koplingnya.  

         Pada saat kecepatan turbin 40 % kecepatan normal 14HA (Accelerating Fuel Speed Signal Aprox 40 % Speed) masuk arus mengalir ke kumparan 41FX (Generator Field Flashing Relay). Dikumparan 41FX terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41FX menutup. Arus mengalir melalui kontak 41FX mengalir ke kumparan 41 FZ (Aux. Relay To Energize 41F).  Dikumparan 41FZ terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41FZ menutup. Dan arus melalui kontak 41FZ mengalir  ke  kumparan 41F (Generator Field Flashing Contactor). Dikumparan 41F terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41F menutup. Dan arus penguat medan dari baterai masuk dan mengalir ke kumparan rotor generator yang memimbulkan gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi. Fluksi tersebut akan memotong kumparan stator yang membuat terbangkitnya tegangan pada generator.

         Sedangkan ketika kecepatan turbin penggerak generator pada saat 95 % dari kecepatan normal yang berarti : 95%  x 5100 RPM = 4845 RPM, sudah melewati daerah daerah kritis yang kedua yaitu 2893 RPM. Dan turbin akan mendekati daerah normal yang yaitu 5100 RPM. Pada saat itu generator sudah punya tegangan dan arus sendiri. 14HSX (Operating Speed Relay) memberi sinyal yang membuat arus tidak mengalir ke kumparan 41FX (Generator Field Flashing Relay). Dikarenakan arus akan mengalir ke kumparan 41FX, apabila sinyal 14HSX (Operating Speed Relay) tidak ada atau sinyalada. Di kumparan 41FX tidak terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41FX membuka.  Arus mengalir tidak mengalir ke kumparan 41FZ (Aux. Relay To Energize 41F).  Di kumparan 41FZ tidak terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41FZ membuka. Dan arus  tidak mengalir ke  kumparan 41F (Generator Field Flashing Contactor). Dikumparan 41F tidak terjadi gaya elektromagnetik yang membuat kontak 41F membuka. Dan arus penguat medan dari baterai  tidak masuk ke kumparan rotor generator lagi. Disamping itu kontak 83SRX (Voltage Regulation Control Transfer Relay) menutup dan arus mengalir ke kumparan 83SRX-1 yang membuat kumparan 83SRX-1 merasakan adanya tegangan dari arus sendiri pada generator. Arus untuk penguat medan mengalir dari kontak 41AC (Generator Exciter Supply Breaker) yang telah menutup pada saat awal start up melewati rectifar yang mengubah dari arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC) menuju ke kumparan rotor melewati carbon brush sebagai penguat medan pada generator 15 MW (53-GI-7001). Yang memimbulkan gaya gerak magnet (ggm) atau fluksi. Fluksi tersebut akan memotong kumparan stator yang membuat terbangkitnya tegangan pada generator.

         Pada saat generator diberi beban maka tegangan yang dibangkitkan akan menurun dikerenakan perpuraran rotor generator menurun. Maka arus penguat medan harus dinaikkan atau ditambah untuk menstabilkan tegangan keluaran (output) generator yang menbuat frekuansi generator tetap konstan. Dan perputaran rotor generator kembali normal. Dan daya yang dihasilkan pun normal sesuai kebutuhan beban yang dikontrol oleh automatic control regulator
(AVR).

BAB V

PENUTUP

5.1    Kesimpulan

         Dari penulisan laporan Kerja Praktek ini, maka dapat diambil kesimpulan bahwa :

1.      Generator 15 MW (53-GI-7001) merupakan salah satu pembangkit listrik di PT. Pupuk Iskandar Muda yang dimanfaatkan untuk menunjang proses produksi.

2.      Generator 15 MW (53-GI-7001) ialah generator sinkron tiga fasa yang digerakan oleh turbin gas tipe MS-5001 untuk menghasilkan daya listrik        15 MW.

3.      Proses pembangkit energi listrik di Generator 15 MW terjadi proses konversi energi elektromagnetik dari energi mekanik menjadi energi listrik.

4.      Dalam proses pembangkit energi listrik, proses pembangkitan tegangan merupakan hal yang paling penting.

5.      Hal-hal yang mempengaruhi pembangkitan energi listrik adalah arus penguat medan untuk menghasilkan fluks magnetic, kawat penghantar ( konduktor ) dimana tegangan dibangkitkan, dan putaran  rotor.

6.      Arus penguat medan mula diperoleh dari baterai. Karena generator belum menghasilkan  tegangan dan arus sendiri. Pada saat putaraan turbin 40 %.

7.      Pada saat keceparan 95 % dari kecepatan normal arus penguat medan tidak lagi dari batetai. Karena generator sudah menghasilkan tegangan dan arus sendiri.

 Saran

Adapun saran yang dapat penulis sampaikan antara lain :

1.      Perputaran rotor generator harus benar-benar diperhatikan. Karena berpengaruh pada tegangan yang dibangkitkan dan daya yang dihasilkan.

2.      Pemberian arus penguat medan (If) harus benar-benar diperhatikan juga. Karena berpengaruh pada tegangan yang dibangkitkan dan daya yang dihasilkan.

3.      Bagi mahasiswa-mahasiswi lain yang belum atau sedang melaksanakan Kerja Praktek agar bisa mengembangkan pembangkitan tegangan pada generator sinkron dari segi perhitungan, analisa secara metematis, dan sistem pengaturan tegangan pada generator agar daya yang dihasilkan tetap konstan atau stabil.