< Previous110Pembangkitan Tenaga ListrikArus yang mengalir ke trip coil (TC) adalah arus searah dari baterai aki. Baterai aki mempunyai peran penting pada sistem proteksi, sehingga dalam menjaga keandalan sistem proteksi baterai aki harus dipelihara dengan baik.Gambar II.101Diagram pengukuran pada generator dan pada saluran keluarKeteranganTA = Transformator ArusTf = Transformator TeganganA = AmperemeterF = FrekuensimeterCos (f) = Sudut (untuk faktor daya)Sistem proteksi selain harus mengamankan peralatan instalasi terhadap gangguan, juga berfungsi melokalisir gangguan. Jika terjadi gangguan di suatu bagian instalasi, sistem proteksi hanya akan men-trip PMT yang berdekatan dengan gangguan dan tidak meluas.a.Prinsip kerja relai elektromekanikPada nilai arus beban tertentu sesuai kalibrasi relai, kontak C menutup, arus mengalir kekumparan piringan (induksi) A sehingga piringanberputar menggerakkan pal D dan menutup kontak E sehingga trip coil (IC) mendapat arus dan mentrip PMT. Waktu tundarelai dilakukan dengan menyetel jarak antara pal D dengan kontak E. Pada nilai arus tertentu yang relatif besar, sesuai kalibrasi, kumparan IT menutupkontaknya dan TC langsung bekerja men-trip PMT (relai bekerja secara instantaneous).Kontak manual trip digunakan untuk mentrip PMT secara manual, tidak melalui relai.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 111Alat pendeteksi gangguan beruparelai.Relai memberi perintah kepada trip coil, yaitu kumparan yang apabila bekerja akan menggerakkanpembukaan pemutusan tenaga (men-trip PMT) membebaskan tegangan dari bagian instalasi yang terganggu dan arus gangguan hubung singkat yang terjadi dapat merusak peralatan telah dihilangkan.Gambar II.102Bagan rangkaian listrik untuk sistem proteksiKeteranganA = Kumparan Iinduksi;TA = Transformator arus;B = Elektromagnet untuk menutup kontak C C = Kontak penutup rangkaian kumparan induksi;D= Pal penutup kontak yang terletak pada keping induksi, berputar bersama keping induksi;E= Kontak-kontak yang ditutup oleh Pol DTC = Trip Coil yang menjatuhkan PMT IT=Instantaneous Tripb. Relai-relai dalam sistem proteksi generator terdiri dari:1)Relai Arus lebihBerfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalirpada kumparan stator generator. Aruslebih dapat terjadi pada kumparanstator generator atau dalam kumparanrotor. Arus lebihpadakumparan stator juga dapatterjadi karena bebanyang berlebihan padagenerator.2)Relai DiferensialBerfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator dan harus bekerja lebih cepat daripada relai arus lebih. Prisip kerjarelaidiferensialadalah membandingkan arus yang masukdan keluar dari kumparan stator generator. Jika ada selisih, berarti ada gangguan dalam kumparan statorgenerator dan selisih arusakan menggerakkan relai diferensial.112Pembangkitan Tenaga Listrik3)RelaigangguanhubungtanahGangguan hubung tanah adalah gangguan yang paling banyak terjadi.Arus gangguan hubung tanah yang terjadi belum tentu cukup besar untuk dapat menggerakkan relai arus lebih, sehingga harus ada relai arus hubung tanah yang dapat mendeteksi adanya gangguan hubung tanah. Prinsip kerja relai arus hubung tanah adalah mendeteksi arus urutan nol, karena setiap gangguan hubung tanah menghasilkan arus urutan nol. Relai gangguan tanah dipasang pada rangkaian stator melaluitransformator 3 phasa.Jika tidak terjadi gangguan hubung tanah, jumlah arus pada ketiga phasa transformator sama dengan 0 (nol), tapi jikaadagangguan hubung tanah jumlahnya tidak sama dengan 0 (nol)dan relai bekerja.Relaiakanmendeteksi gangguan yang terjadi pada rangkaianstator generator. Untuk pendeteksian gangguan hubung tanah yang terjadi pada stator generator saja dipakai relai hubung tanah terbatas. Jumlah arus dari 3 phasa dijumlahkan lagi dengan arus yangdideteksi trafo arus pada penghantarpentanahan titik netral generator.Relai hubung tanah terbatas merupakanrelaidiferensial khusus untuk gangguan hubung tanah.4)RelairotorhubungtanahHubung tanah pada rangkaian rotor, yaitu hubung singkat antara konduktor rotordenganbadan rotordandapat menimbulkangetaran (vibrasi) berlebihan pada generator.Karena sirkuit rotor adalah sirkuit arus searah, maka relai rotor hubung tanah pada prinsipnya merupakanrelai arus lebih untuk arus searah. 5)RelaipenguatanhilangPenguatan yang hilang dapat menimbulkanpanas berlebihanpada kepala kumparan stator dan lemahnya sistem penguatan pada generator sinkrondan dapat menyebabkan generatormenjadi lepas dari hubungan sinkron dengan generator lainnya. Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 113Dalam keadaan lepas sinkron, generator yang penguatannya lemah masih diberi kopel pemutar oleh mesin penggerak sehinggagenerator ini berubah menjadi generator asinkron. Akibatnya terjadi panas berlebihan pada rotor generator sinkron karena tidak direncanakan untuk beroperasi asinkron dan harus dicegah oleh relai penguatan hilang. Prinsip kerja relai ini adalah mengukur impedansi kumparan stator generator. Dalam keadaanpenguatan hilang, impedansi kumparan stator akan terukurkecil danrelai penguatan hilang akan bekerja. 6)Relaiteganganlebih.Tegangan lebih dapat terjadijika generator berbeban kemudianpemutusan tenaganya (PMTnya)trip karena salah satu ataubeberaparelai bekerja. Tegangan lebih dapat merusak isolasi generator termasukdanisolasi kabel penghubung.Harus dicegah dengan menggunakan relaitegangan lebih. Prinsip kerjanya adalah mendeteksi tegangan antarphasa melaluitransformator tegangan. Apabila tegangan melampaui batas tertentu,makarelai akan men-trip PMT generator dan PMT medan penguat (magnet) generator.M. Perlindungan Terhadap PetirPusat pembangkit listrik umumnya dihubungkan dengan saluran udara transmisi yang menyalurkan tenaga listrik ke pusat-pusat konsumsitenaga listrik, yaitu gardu-gardu induk (GI).Saluran udara rawan terhadap sambaran petir yang menghasilkangelombang berjalan (surja tegangan) yang dapat masuk ke pusatpembangkit listrik. Oleh karena itu, dalam pusat listrik harus ada lightningarrester (penangkal petir) yang berfungsi menangkal gelombang berjalan dari petir yang akan masuk ke instalasi pusat pembangkit listrik.Gelombang berjalan juga dapat berasal dari pembukaan dan penutupan pemutus tenaga (switching). Pada sistem Tegangan Ekstra Tinggi (TET)yang besarnya di atas 350 kV, surja tegangan yang disebabkan oleh switchinglebih besar daripada surja petir. Saluran udara yang keluar dari pusat pembangkit listrik merupakan bagian instalasi pusat pembangkit listrik yang paling rawan sambaran petir dan karenanya harus diberi lightning arrester. Selain itu, lightning arrester harus berada di depan setiap transformator dan harus terletak sedekat mungkin dengan114Pembangkitan Tenaga Listriktransformator. Hal ini perlu karenapadapetir yang merupakangelombang berjalan menuju ke transformator akan melihat transformator sebagai suatu ujung terbuka (karena transformator mempunyai isolasi terhadap bumi/tanah) sehingga gelombang pantulannya akan salingmemperkuat dengan gelombang yang datang. Berarti transformator dapat mengalami tegangan surja dua kali besarnya tegangan gelombang surja yang datang. Untuk mencegah terjadinya hal ini,lightning arrester harus dipasang sedekat mungkin dengantransformator.Lightning arrester bekerja pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi untuk membuang muatan listrik dari surja petir danberhenti beroperasi pada tegangan tertentu di atas tegangan operasi agar tidak terjadi arus pada tegangan operasi, dan perbandingan dua tegangan ini disebut rasio proteksi arrester.Tingkat isolasi bahanarresterharus berada di bawah tingkat isolasibahan transformator agar apabila sampai terjadiflashover, makaflashover diharapkan terjadi pada arrester dan tidak pada transformator. Transformator merupakan bagian instalasi pusat listrik yang paling mahal dan rawan terhadap sambaran petir, selain itu jika sampai terjadikerusakan transformator, maka daya dari pusat listrik tidak dapatsepenuhnya disalurkan dan biayanya mahal serta waktu untuk perbaikan relatif lama.Salah satu perkembangan darilightning arrester adalah penggunaan oksida seng Zn02 sebagai bahan yang menjadi katup atau valve arrester.Dalam menentukan rating arus arrester, sebaiknya dipelajari statistik petir setempat. MisaInya apabila statistik menunjukkan distribusi probabilitas petir yang terbesar adalah petir 15 kilo Ampere (kA), maka rating arresterdiambil 15 kilo Ampere. Gambar II.103 menunjukkan konstruksi sebuah lightning arrester buatan Westinghouse yang menggunakan celah udara (air gap) di bagian atas.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 115Gambar II.103Konstruksi sebuahlightning arrester buatan Westinghouseyang menggunakan celah udara (air gap) di bagian atasGambar II.104Lightning Arrester Tegangan Rendah Untuk Dipasang di Luar GedungArrester ini bisa dipasang pada bangunan gedung atau di dekat alat yang perlu dilindungi misalnya pada komputer. Alat yang dilindungi perlu tidak sajadilindungiterhadap sambaran petir secara langsung, tetapi jugaterhadap sambaran tidak langsung yang menimbulkan induksi.116Pembangkitan Tenaga ListrikGambar II.105Lightning Arrester Tegangan Rendah untuk Dipasang di dalam GedungN. Proteksi Rel (Busbar)Rel(busbar) pada pusat listrik merupakan bagian instalasi yang vital, artinya apabila terjadi gangguan atau kerusakan pada rel akibatnya akan besar bagi operasi pusat listrik yang bersangkutan karena daya menjadi tidak dapat disalurkan. Apabila kejadian seperti ini terjadi pada pusat listrik yang besar dalam sistem interkoneksi, maka hal ini dapatmengganggu seluruh sistem interkoneksi. Oleh karena itu, gangguan apalagi kerusakan pada rel harus sedapat mungkin dihindarkan. Di lain pihak, rel yang keadaannya terbuka, rawan terhadap polusi debu atau uap air laut untuk pusat listrik yang terletak di tepi pantai. Pusat listrik yang besar umumnya terletak di tepi pantai karena membutuhkan air pendingindalam jumlah yang besar dan juga memerlukan pasokanbahan bakar dalam jumlah besar di mana transportasi yang ekonomis dilakukan dengan kapal laut.Mengingat hal tersebut di atas, maka harus ada langkah-langkahproteksi/perlindungan bagi rel agar tidak terjadi gangguan, yaitu dengan:1.Memasang kawat petir yang mempunyai sudut perlindungan yang cukup terhadap rel (kurang dari 300C).2.Memasanglightning arrester untuk saluran udara dan transformator dengan jarak yang cukup dekat.3.Melakukan pentanahan/ pembumian yang baik bagi semua strukturlogam.4.Memberi pagar yang rapat di sekeliling rel agar tidak ada binatang yang dapat masuk yang mungkin dapat menimbulkan gangguan,seperti: ayam, kambing, ular, dansapi.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 117Jika sampai terjadi gangguan pada rel, maka proteksi yang khusus memproteksi rel adalah relaibusbar protection. Prinsip kerjanya seperti relai diferensial yang mengukur selisih arus yang masuk dan keluar rel (busbar). Dalam keadaan ada gangguan di rel, selisih arus nilainya 0 sehinggarelai akan bekerja membuka semua PMT yang berhubungan dengan rel yang terganggu tersebut.O. Instalasi Penerangan Bagian VitalPenerangan pada pusat pembangkit listrik sangat penting, tanpa adapenerangan, maka jalannya operasi pusat listrik akan terganggu.Sehinggaharus ada langkah-langkah konkrit dan maksimal agarpasokan daya untuk instalasi penerangan sedapat mungkin tidak pernah padam.Langkah-langkah tersebut adalah:1)Pasokan daya untuk instalasi penerangan diambil dari transformator pemakaian sendiri, bukan dari transformator unit pembangkitsehingga apabila unit pembangkit dihentikan atau mengalamigangguan, maka pasokan daya untuk instalasi penerangan tidak terganggu.2)Menyediakan unit pembangkit darurat (bagi instalasi penerangan dan bagi keperluan lain yang vital seperti komputer untuk operasi).3)Menyediakan instalasi listrik arus searah untuk sebagian penerangan yang sangat penting dengan menggunakan lampu arus searah.Selain pasokan daya untuk penerangan yang memerlukan pasokanhandal, bagian lain yang juga memerlukan pasokan daya handal adalah komputer untuk operasi, sistem proteksi termasuk pengencangan pegas switchgearPMT. Pada PLTU harus ada pasokan listrik arus searah yang digunakan untuk input motor arus searah yang digunakan memutar poros turbin uap pada saat mulai berputar. Hal ini diperlukan apabila terjadi gangguan besar yang menyebabkan semua unit trip dan pasokan daya dari luar pusat listrik hilang dan juga akan menyebabkan berhentinya poros turbin uap yang sebelumnyaberbeban (suhunya ratusan derajat Celcius) sehingga akan menjadibengkok apabila mendingin (mengkerut) tanpa diputar.Arus searah dari baterai aki juga diperlukan untuk sarana telekomunikasi yang banyak digunakan pada saat tejadi gangguan. Oleh karena itu, sebaiknya ada unit pembangkit darurat kecil yang dapat dan perludioperasikan pada waktu terjadi gangguan besar, paling sedikit dapat untuk melayani keperluan di atas termasuk untuk mengisi baterai aki.118Pembangkitan Tenaga ListrikP. Instalasi TelekomunikasiTelekomunikasi merupakan sarana operasi yang sangat penting bagi pusat listrik, terutama jika pusat listrik bekerja dalam sistem interkoneksi. Sarana telekomunikasi yang biasa digunakan dalam pusat pembangkit listrik adalah:1.Telepon umum, termasuk: Faximile, telex, dan electronic mail.2.Power line carrier, untuk komunikasi suara dan untuk pengiriman data, termasuk untuk proteksi sistem.3.Serat optik yang dapat mengambil alih fungsi telepon umum maupun power line carrier.Jika pusat listrik beroperasi pada sistem interkoneksi, maka komunikasi operasional antara pusat listrik dengan pusat pengatur beban (operatorsystem) sangat penting. Jika alat supervisi sistem atau yang lazimnya disebut sebagai supervisory controland data aquisition (SCADA) dari pusat pengatur beban menggunakan komputer, maka pada pusat listrik harus ada microprocessor yang dapat berkomunikasi dengan komputer SCADA.Microprocessorini dilengkapi dengan berbagai modem danperipherial yang disebut remote terminal unit (RTU).RTU mencatat berbagai data dan kejadian dari pusat listrik untukdilaporkan ke komputer SCADA yang ada di pusat pengatur beban. Pusat pengatur beban melalui komputer SCADA dapat meminta data daninformasi berbagai kejadian yang dialami pusat listrik. Pusat pengatur beban juga dapat mengirim sinyal pengaturan ke pusat listrik, misalnya sinyal untuk membuka atau menutup PMT atau sinyal untuk mengatur beban unit pembangkit dalam rangka pembagian beban yang ekonomis dan atau dalam rangka pengaturan sistem frekuensi.Power Line Carrier (PLC) adalah sistem telekomunikasi yangmenggunakan saluran transmisi sebagai media pengiriman sinyal.Modulasi yang digunakan adalah amplitude modulation single side band (AMSSB) dengan frekuensi carrier (pembawa) sekitar 4,00 kilo Hertz. Prinsip keda telekomunikasi PLC ini digambarkan secara skematik oleh Gambar II.106.Hubungan sirkuit telekomunikasi dari pesawat SSB ke dalam saluran tegangan tinggi dilakukan melalui kapasitor penghubung (couplingcapacitor) setelah terlebih dahulu melalui line matching unit (LMU) untuk menghasilkan daya maksimal. Untuk mencegah sinyal telekomunikasi yang berfrekuensi jauh di alas frekuensi tenaga listrik (50 Hertz) masuk kedalam sirkuit pengukuran tenaga listrik, maka pada ujung saluran tegangan finggi di GI sebelum masuk ke alat ukur tenaga listrik dipasangkumparan yang dalam bahasa Inggris disebut wave trap.Instalasi Listrik pada Pusat Pembangkit Listrik 119Power line carrier (PLC) umumnya mempunyai channel untuk komunikasi dan channel untuk data. Channel biasanya digunakan untuk SCADA dan intertrippingrelai proteksi.Remote terminal unit (RTU) seperti digambarkan oleh GambarII.107terdiri dari microprocessor yang dilengkapi dengan read onlymemory(ROM) dan random access memory (RAM).Keterangan:TX=Transmitterdalam Unit SSB; RX = Receiver dalam Unit SSB; LMU = Line Matching UnitDi bagian input ada analog inputyang berasal dari transformator arus dan transformator tegangan setelah terlebih dahulu melalui transducer dan analog to digitalconverter. Sedangkan di bagian digital input sinyal berasal dari posisi pemutus tenaga (PMT) membuka atau menutup. Di bagianoutput RTU ada analog outputuntuk mengatur posisi governor unitpembangkit. Sedangkan digital output-nya adalah untuk membuka atau menutup PMT.Hubungan antara RTU dengan komputer SCADA dilakukan melaluimodem telekomunikasi yang berhubungan dengan salurantelekomunikasi.Saluran telekomunikasi dapat berupa saluran tersebut dalam butir a, b, dan c pasal ini.Teknologi terakhir cenderung menggunakan serat optik yangumumnya dimiliki perusahaan listrik dan dipasang dalam kawat petir yang ada di alas saluran transmisi. Penggunaan saluranfibermemberi keuntungan karena jumlah channel-nya dapat lebih banyak daripada saluran power line carrier.Gambar II.106Skematik prinsip kerja PLCNext >