Operasi Generator Secara Umum
Salam Power,
Dalam Pembangkit Listrik, generator merupakan peralatan vital yang mutlak diperlukan. Generator menghasilkan listrik yang akan disalurkan ke grid PLN (di Indonesia). Generator akan menghasilkan Watt (Energi aktif) dan VAR (Energi reaktif). Dalam pembangkit besar, bukan skala mikro, kita mengenal istilah Mega Watt (MW) dan Mega VAR (MVAR) yang benilai 106 Watt/Var.
Secara umum di Pembangkit, komponen-komponen generator adalah sebagai berikut:
- Rangka atau Frame Generator; yaitu rangka yang membungkus kumparan Stator (bagian yang diam)
- Kumparan Stator; yang mengalirkan listrik menuju grid lewat terminal bus generator
- Kumparan Rotor; menghasilkan medan magnet yang berguna untuk menghasilkan fluksi yang akan dipotong oleh kuparan stator yang kemudian menghasilkan gaya gerak listrik (ggl)
- Exciter; bagian eksitasi untuk rotor yang menghasilkan arus dan tegangan DC dari fungsi Automatic Voltage Regulator (AVR). Exciter inilah yang memberikan energi eksitasi ke kumparan rotor.
- Permanent Magnet Generator (PMG); adalah komponen independent generator yang akan menghasilkan energi listrik yang digunakan untuk eksitasi generator. Energi PMG ini akan digunakan oleh AVR untuk mengatur berapa nilai eksitasi yang diperlukan, dan dikirim lewat exciter.
- Dioda putar (Rotating Diode); komponen dari exciter yang berfungsi mengubah arus dan tegangan 3 phasa yang dihasilkan dari exciter (PMG dan AVR) menjadi 1 phasa yang dikirimkan ke kumparan utama rotor.
- Slip Ring; ini merupakan bagian dari exciter. Namun, dalam teknologi terkini di Pembangkit, komponen ini tidak ada dan sekarang menggunakan Brushless Exciter; artinya penguatan medan menggunakan hubungan magnetic di exciter.
Kita mengenal generator adalah salah satu bagian dari mesin sinkron yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi mekanik yang dikonversi merupakan hasil energi turbin atau dalam bahasa umum Prime Mover. Generator ini akan berputar dengan kecepatan sinkronnya,yang dalam hubungan antara kecepatan sinkron, jumlah kutub rotor, dan frekuensi, dalam persamaan terkenal berikut (di artikel sebelumnya):
Dimana Ns = kecepatan sinkron; f = frekuensi yang dihasilkan, dan P = jumlah kutub rotor.
Ditinjau dari bagian generator, komponen utama generator terbagi 2; yaitu kumparan stator (bagian kumparan yang diam) dan kumparan rotor (bagian yang berputar). Kumparan stator inilah yang akan menyalurkan energy listrik ke grid, sedangkan kumparan rotor yang menghasilkan eksitasi (VAR). Dalam ilmu praktis lapangan, Stator dihubungkan dengan MW dan frekuensi, sedangkan rotor dihubungkan dengan nilai VAR yang akan dikirim. Perhatikan table hubungan dibawah:
| Kumparan Stator | MW, frekuensi, dan turbin |
| Kumparan Rotor |
VAR, eksitasi, AVR (Automatic Voltage Regulator) |
Artinya, setiap ada perubahan/gangguan MW, kita langsung bisa memeriksa bagian kumparan stator, pergerakan frekuensi, dan operasi dari turbine. Namun, ketika terjadi gangguan di VAR, kita perlu melihat bagaimana performa rotor, eksitasi generator, dan AVR di Pembangkit. Dalam ilmu terkini, yang berhubungan dengan gangguan rotor, kita bisa juga menghubungkan dengan profile vibrasi yang dihubungkan dengan nilai eksitasi (red. Bahasan mengenai Shorted Turn Rotor, Flux Probe)
Ketika rotor berputar pada kecepatan sinkron, misal untuk sistem 50 Hz, 2 pole rotor generator, maka kecepatan berputar rotor di 3000 rpm sesuai formula hubungan di atas, dan tegangan dari PMG tersedia dan eksitasi dari AVR telah ada, maka generator siap disinkronkan . Pertama-tama yang dilakukan operator pembangkit adalah sebagai berikut atau yang dikenal persiapan sinkronisasi generator dengan grid.
- Pastikan kecepatan putar generator sesuai dengan kecepatan nominalnya; misal 3000 rpm
- Pastikan tegangan sistem (grid) dalam kondisi normal di nominalnya, misalnya tersedia di sistem 150 kV.
- Lakukan penghidupan eksitasi; Operator akan menutup breaker eksitasi (excitation ON)
- Perhatikan tegangan yang terbaca di terminal generator dan harus sesuai nominal, misal 11 kV
- Jika tegangan, putaran dalam kondisi normal, maka Operator akan melakukan persiapan sinkronisasi.
Dalam operasi, pengaturan MW dan MVAR dilakukan dengan cara masing-masing. Untuk pengaturan MW, maka yang dilakukan adalah pengaturan bukaan dari valve prime mover (governor) misalnya valve dari steam untuk pembangkit tenaga uap, dan bukaan gas dari pembangkit tenaga gas dst. Untuk menghasilkan torsi yang diinginkan. Torsi mekanik inilah yang akan dikonversi menjadi energi listrik oleh generator.
Sementara, pengaturan VAR atau tegangan terminal generator bisa dengan pengaturan nilai eksitasi dari AVR. Namun ada perbedaan yang sering orang kebingungan dalam pengaturan antara nilai VAR yang dikirim dan tegangan terminal generator, yakni antara pengaturan dari On-Load Tap Changer (OLTC) atau dari tegangan dan arus eksitasi.
Untuk penambahan nilai VAR, bisa langsung dikompensasi dengan perubahan tap pada OLTC dengan mudah. Sebenarnya dengan merubah tap Changer, hal ini mengubah perbandingan nilai impedansi trafo yang mengakibatkan perubahan jumlah VAR yang dikirim. Jika VAR yang dikirim naik, maka eksitasinya bisa berubah naik, namun tidak significant. Sedangkan, dalam penambahan/perubahan nilai tegangan terminal generator, maka yang dilakukan adalah perubahan nilai eksitasi dari generator. Jika ingin menaikkan tegangan terminal generator, maka kita harus menaikkan eksitasi. Tombol menaikkan/menurunkan eksitasi dalam panel kontrol generator biasanya tertulis Excitation Raise (untuk menaikkan) dan Lower (untuk menurunkan).
Sekarang kita telah mengetahui bagaimana generator beroperasi, bagian exciter, PMG, dan bagaimana keterkaitan antara komponen-komponen tersebut.
Semoga Bermanfaat,