Alternator

Alternator

57

8. ALTERNATOR 8.1. Peranan Alternator dalam PLTU Alternator adalah alat pembangkit tenaga listrik atau alat yang merubah energi mekanik dalam

bentuk putaran menjadi energi listrik. Persiapan sebelum operasi pada alternator relatif lebih sederhana dibanding dengan persiapan

pada turbin atau ketel. Persiapan pada alternator meliputi pemeriksaan :

Sistem eksitasi dan AVR (sikat arang dan lipring, bila menggunakan) Tegangan kontrol untuk circuit breaker dan disconnecting switch Sistem pendingin Sistem perapat (bila menggunakan pendingin hidrogen) Trafo alternator

Pada dasarnya alternator adalah mesin listrik sinkron yang terdiri dari medan magnit yang

berputar di dalam kumparan. Mengingat konstruksinya yang sederhana, maka alternator jarang mengalami gangguan. Namun apabila salah satu komponennya terganggu, seringkali alternator tidak dapat dioperasikan. Oleh karena itu pemeliharaan dan perawatan yang teliti pada alternator sangat penting. Beban alternator merupakan titik acuan untuk pengoperasian turbin dan ketel. Turbin dan terutama ketel harus selalu mengikuti beban alternator.

8.2. Eksitasi dan Paralel Alternator Eksitasi adalah suatu istilah dalam alternator untuk arus searah yang dialirkan ke kumparan

rotor. Turbin uap berputar dengan kecepatan tinggi, 3000 Rpm, untuk memperoleh frekuensi 50Hz rotor alternator harus terdiri dari dua kutub. Ini artinya kumparan rotor dibagi menjadi 2 bagian, yaitu kutub utara dan selatan magnet.

Ketika arus searah (eksitasi) dialirkan ke kumparan rotor maka timbul elektro magnit besar

yang membentuk kutub utara dan selatan. Medan magnit dari elektro magnit tersebut akan memotong kumparan dan inti stator. Jika rotor diputar, maka dalam kumparan stator akan timbul ggl. Bentuk ggl induksi tersebut adalah sinusoida. Tegangan induksi stator akan nol, maksimum positif, nol maksimum nagatif dan nol lagi, jadi merupakan fungsi sinus yang selalu berganti polaritas positif dan negatif.

Peristiwa ini disebut prinsip arus bolak-balik. Kumparan stator dihubungkan keluar oleh terminal bushingnya dan menghasilkan tegangan tinggi biasanya 23000 volt. Alternator mempunyai 3 phasa, yang mana masing-masing phasanya bersudut 120 listrik. Ujung phasanya diberi tanda merah, kuning dan biru dan ketiga ujung lainnya dihubungkan menjadi satu. Hubungan seperti ini disebut hubungan bintang.

11212/HIS/LK/KJ/TBH/spr-min Doc 12/1.1.12/1/97

Alternator

58

Ketika alternator berputar pada putaran penuh, tetapi tidak paralel (tersambung) dengan sistem jaringan maka tegangan terminal tergantung pada kuat medan magnit rotor. Kuat medan magnit rotor tergantung pada besarnya arus yang mengalir di rotor (arus eksitasi). Makin besar arus eksitasi akan makin besar tegangan yang dibangkitkan dan sebaliknya. Alat untuk membangkitkan arus penguat medan disebut eksiter.

Pada gambar 8.1, diperlihatkan sistem eksitasi yang terdiri dari pilot exciter dan main exciter. Pilot exciter terdiri dari magnit permanen sebagai rotor yang dikopel dengan poros turbin atau alternator.

Ketika turbin berputar, rotor pilot exciter akan menginduksikan arus bolak-balik pada kumparan stator pilot exciter. Arus ini selanjutnya dialirkan ke kumparan stator main exciter (AC exciter) dengan melewati AVR untuk mengatur arus penguat.

Medan magnit kumparan stator main exciter kemudian akan menginduksikan GGL pada kumparan rotornya dan dialirkan ke rotor alternator sebagai arus penguat medan alternator.

Fungsi AVR adalah untuk mempertahankan tegangan alternator tetap konstan, walaupun beban berubah-ubah dengan cara menambah atau mengurangi arus eksitasi. Pembahasan lebih rinci tentang AVR akan dilakukan pada modul yang lain.

Pada prakteknya alternator tidak bekerja sendiri-sendiri tetapi saling terhubung (interkoneksi) untuk memikul beban bersama.

Agar suatu elternator dapat masuk ke sistem jaringan (interkoneksi), maka harus dipenuhi syarat-syarat untuk paralel. Syarat tersebut terutama adalah :

a) Frekuensi harus sama b) Tegangan harus sama c) Sudut fasa harus sama

Frekuensi adalah identik dengan putaran, jadi untuk mengatur frekuensi dengan mengubah putaran. Pada PLTU hal ini dilakukan dengan governor, yaitu mengatur aliran uap masuk turbin.

Untuk mengatur tegangan adalah dengan mengubah arus eksitasi (penguat medan). Seperti disebutkan di atas makin besar arus eksitasi maikn besar tegangan yang dihasilkan atau sebaliknya makin kecil arus eksitasi makin rendah tegangan yang dihasilkan.

Perbedaan sudut fasa antara generator dan sistem ditunjukkan pada synchroscope. Perbedaan sudut fasa nol ditunjukan oleh jarum synchroscope yang menunjuk nol (12 jam). Untuk mengaturnya dilakukan dengan mengatur putaran. Jadi antara frekuensi dan sudut fasa saling terkait.


Alternator

59

Gambar 8.1 Sistem Eksitasi


Alternator

60

8.3. Pengisian Hidrogen Sebagai Pendingin Alternator Medan magnit yang memotong inti stator, arus listrik yang mengalir pada kumparan stator dan

rotor alternator akan meimbulkan panas. Agar kerusakan isolasi akibat panas dapat dicegah, maka panas tersebut perlu dihilangkan. Untuk itu diperlukan media pendingin alternator.

Media Pendingin Alternator

Alternator yang dibuat sebelum tahun 1950, menggunakan udara sebagai media pendinginnya. Tetapi untuk alternator sekarang sebagian besar menggunakan media pendingin hidrogen. Hidrogen disirkulasikan melalui kumparan stator dan rotor oleh sebuah fan yang dipasang seporos dengan poros alternator.

Dalam sirkulasinya, hidrogen didinginkan oleh pendingin (cooler) hidrogen yang dipasang di rumah stator alternator. Air kondensat atau air pendingin dialirkan ke pendingin untuk mendinginkan hidrogen. Untuk alternator lebih besar 60 MW, penggunaan hidrogen sebagai media pendingin sangat menguntungkan.

Aspek Keselamatan Dalam Penanganan Hidrogen

Hidrogen mempunyai resiko untuk meledak bila bercampur dengan udara pada konsentrasi tertentu. Oleh karena itu dalam menangani hidrogen harus selalu mengikuti prosedur yang benar.

Salah satu tindakan pencegahan adalah memasang tulisan Dilarang Merokok (No Smoking) disekitar alternator yang didinginkan hidrogen dan sekitar tempat penyimpanan hidrogen.

Melakukan purging (pembilasan) hidrogen dengan CO2, bila kemurnian (purity) hidrogen turun hingga batas yang membahayakan (yaitu dibawah 90% H2 di udara). Demikian pula bila akan melakukan suatu pekerjaan pemeliharaan yang berkaitan dengan sistem hidrogen dan diperkirakan dapat menimbulkan resiko bercampurnya hidrogen dengan udara, maka purging dahulu hidrogennya.

Prosedur Pengisian Dan Pengeluaran Gas H2

Pengisian gas H2 kedalam alternator yang berisi udara dilakukan pembilasan terlebih dahulu. Pembilasan (purge) dilakukan dengan menggunakan gas (media) antara yaitu gas Carbon Dioksida (CO2) atau Nitrogen (NO2). Pada prinsip hidrogen tidak boleh bertemu langsung dengan udara, sehingga diperlukan media antara. Pada saat alternator berisi hidrogen dan akan diganti dengan udara misalnya karena akan ada pekerjaan pemeliharaan, maka hidrogen di dalam alternator dikeluarkan dengan gas CO2. Selanjutnya CO2 di-purge dengan udara, lihat gambar 8.1.


Alternator

61

Prosedur Pengisian Hidrogen

Setelah udara di-purge dengan CO2 hingga konsentrasi sekitar 75% CO2 in air, stop purge. Selanjutnya alirkan hidrogen hingga konsentrasi 95% H2 in CO2. Kemudian naikkan tekanan H2 hingga tekanan kerjanya.

Gambar 8.2 Sistem Pengisian dan Pengeluaran H2.


Documents

Alternator