History Of Electric Power

History Of Electric Power

Benjamin Franklin is known for his discovery of electricity. Born in 1706, he began studying electricity in the early 1750s. His observations, including his kite experiment, verified the nature of electricity. He knew that lightning was very powerful and dangerous. The famous 1752 kite experiment featured a pointed metal piece on the top of the kite and a metal key at the base end of the kite string. The string went through the key and attached to a Leyden jar. (A Leyden jar consists of two metal conductors separated by an insulator.) He held the string with a short section of dry silk as insulation from the lightning energy. He then flew the kite in a thunderstorm. He first noticed that some loose strands of the hemp string stood erect, avoiding one another. (Hemp is a perennial American plant used in rope making by the Indians.) He proceeded to touch the key with his knuckle and received a small electrical shock.

Between 1750 and 1850 there were many great discoveries in the principles of electricity and magnetism by Volta, Coulomb, Gauss, Henry, Faraday, and others. It was found that electric current produces a magnetic field and that a moving magnetic field produces electricity in a wire. This led to many inventions such as the battery (1800), generator (1831), electric motor (1831), telegraph (1837), and telephone (1876), plus many other intriguing inventions.

In 1879, Thomas Edison invented a more efficient lightbulb, similar to those in use today. In 1882, he placed into operation the historic Pearl Street steam–electric plant and the first direct current (dc) distribution system in New York City, powering over 10,000 electric lightbulbs. By the late 1880s, power demand for electric motors required 24-hour service and dramatically raised electricity demand for transportation and other industry needs. By the end of the 1880s, small, centralized areas of electrical power distribution were sprinkled across U.S. cities. Each distribution center was limited to a service range of a few blocks because of the inefficiencies of transmitting direct current. Voltage could not be increased or decreased using direct current systems, and a way to to transport power longer distances was needed.

To solve the problem of transporting electrical power over long distances, George Westinghouse developed a device called the “transformer.” The transformer allowed electrical energy to be transported over long distances efficiently. This made it possible to supply electric power to homes and businesses located far from the electric generating plants. The application of transformers required the distribution system to be of thealternating current (ac) type as opposed to direct current (dc) type.

The development of the Niagara Falls hydroelectric power plant in 1896 initiated the practice of placing electric power generating plants far from consumption areas. The Niagara plant provided electricity to Buffalo, New York, more than 20 miles away. With the Niagara plant, Westinghouse convincingly demonstrated the superiority of transporting electric power over long distances using alternating current (ac). Niagara was the first large power system to supply multiple large consumers with only one power line.

Since the early 1900s alternating current power systems began appearing throughout the United States. These power systems became interconnected to form what we know today as the three major power grids in the United States and Canada. The remainder of this chapter discusses the fundamental terms used in today’s electric power systems based on this history.

Calculating Power Factor

Calculating Power Factor 

As was mentioned before, the angle of this “power triangle” graphically indicates the ratio between the amount of dissipated (or consumed) power and the amount of absorbed/returned power. It also happens to be the same angle as that of the circuit's impedance in polar form. When expressed as a fraction, this ratio between true power and apparent power is called the power factor for this circuit. Because true power and apparent power form the adjacent and hypotenuse sides of a right triangle, respectively, the power factor ratio is also equal to the cosine of that phase angle. Using values from the last example circuit: 

It should be noted that power factor, like all ratio measurements, is a unitless quantity.

For the purely resistive circuit, the power factor is 1 (perfect), because the reactive power equals zero. Here, the power triangle would look like a horizontal line, because the opposite (reactive power) side would have zero length.

For the purely inductive circuit, the power factor is zero, because true power equals zero. Here, the power triangle would look like a vertical line, because the adjacent (true power) side would have zero length.

The same could be said for a purely capacitive circuit. If there are no dissipative (resistive) components in the circuit, then the true power must be equal to zero, making any power in the circuit purely reactive. The power triangle for a purely capacitive circuit would again be a vertical line (pointing down instead of up as it was for the purely inductive circuit).

Power factor can be an important aspect to consider in an AC circuit, because any power factor less than 1 means that the circuit's wiring has to carry more current than what would be necessary with zero reactance in the circuit to deliver the same amount of (true) power to the resistive load. If our last example circuit had been purely resistive, we would have been able to deliver a full 169.256 watts to the load with the same 1.410 amps of current, rather than the mere 119.365 watts that it is presently dissipating with that same current quantity. The poor power factor makes for an inefficient power delivery system.

Poor power factor can be corrected, paradoxically, by adding another load to the circuit drawing an equal and opposite amount of reactive power, to cancel out the effects of the load's inductive reactance. Inductive reactance can only be canceled by capacitive reactance, so we have to add a capacitor in parallel to our example circuit as the additional load. The effect of these two opposing reactances in parallel is to bring the circuit's total impedance equal to its total resistance (to make the impedance phase angle equal, or at least closer, to zero).

Since we know that the (uncorrected) reactive power is 119.998 VAR (inductive), we need to calculate the correct capacitor size to produce the same quantity of (capacitive) reactive power. Since this capacitor will be directly in parallel with the source (of known voltage), we'll use the power formula which starts from voltage and reactance:



Let's use a rounded capacitor value of 22 µF and see what happens to our circuit: (Figure below)



Parallel capacitor corrects lagging power factor of inductive load. V2 and node numbers: 0, 1, 2, and 3 are SPICE related, and may be ignored for the moment.



The power factor for the circuit, overall, has been substantially improved. The main current has been decreased from 1.41 amps to 994.7 milliamps, while the power dissipated at the load resistor remains unchanged at 119.365 watts. The power factor is much closer to being 1:



Since the impedance angle is still a positive number, we know that the circuit, overall, is still more inductive than it is capacitive. If our power factor correction efforts had been perfectly on-target, we would have arrived at an impedance angle of exactly zero, or purely resistive. If we had added too large of a capacitor in parallel, we would have ended up with an impedance angle that was negative, indicating that the circuit was more capacitive than inductive.

A SPICE simulation of the circuit of (Figure above) shows total voltage and total current are nearly in phase. The SPICE circuit file has a zero volt voltage-source (V2) in series with the capacitor so that the capacitor current may be measured. The start time of 200 msec ( instead of 0) in the transient analysis statement allows the DC conditions to stabilize before collecting data. See SPICE listing “pf.cir power factor”.

pf.cir power factor
V1 1 0 sin(0 170 60)
C1 1 3 22uF
v2 3 0 0
L1 1 2 160mH
R1 2 0 60
# resolution stop start
.tran 1m 200m 160m
.end

The Nutmeg plot of the various currents with respect to the applied voltage Vtotal is shown in (Figure below). The reference is Vtotal, to which all other measurements are compared. This is because the applied voltage, Vtotal, appears across the parallel branches of the circuit. There is no single current common to all components. We can compare those currents to Vtotal.



Zero phase angle due to in-phase Vtotal and Itotal . The lagging IL with respect to Vtotal is corrected by a leading IC .

Note that the total current (Itotal) is in phase with the applied voltage (Vtotal), indicating a phase angle of near zero. This is no coincidence. Note that the lagging current, IL of the inductor would have caused the total current to have a lagging phase somewhere between (Itotal) and IL. However, the leading capacitor current, IC, compensates for the lagging inductor current. The result is a total current phase-angle somewhere between the inductor and capacitor currents. Moreover, that total current (Itotal) was forced to be in-phase with the total applied voltage (Vtotal), by the calculation of an appropriate capacitor value.

Since the total voltage and current are in phase, the product of these two waveforms, power, will always be positive throughout a 60 Hz cycle, real power as in Figure above. Had the phase-angle not been corrected to zero (PF=1), the product would have been negative where positive portions of one waveform overlapped negative portions of the other as in Figure above. Negative power is fed back to the generator. It cannont be sold; though, it does waste power in the resistance of electric lines between load and generator. The parallel capacitor corrects this problem.

Note that reduction of line losses applies to the lines from the generator to the point where the power factor correction capacitor is applied. In other words, there is still circulating current between the capacitor and the inductive load. This is not normally a problem because the power factor correction is applied close to the offending load, like an induction motor.

It should be noted that too much capacitance in an AC circuit will result in a low power factor just as well as too much inductance. You must be careful not to over-correct when adding capacitance to an AC circuit. You must also be very careful to use the proper capacitors for the job (rated adequately for power system voltages and the occasional voltage spike from lightning strikes, for continuous AC service, and capable of handling the expected levels of current).

If a circuit is predominantly inductive, we say that its power factor is lagging (because the current wave for the circuit lags behind the applied voltage wave). Conversely, if a circuit is predominantly capacitive, we say that its power factor is leading. Thus, our example circuit started out with a power factor of 0.705 lagging, and was corrected to a power factor of 0.999 lagging.

•REVIEW:
•Poor power factor in an AC circuit may be “corrected”, or re-established at a value close to 1, by adding a parallel reactance opposite the effect of the load's reactance. If the load's reactance is inductive in nature (which is almost always will be), parallel capacitance is what is needed to correct poor power factor.

PT 100

Filosofi Beban Listrik

Filosofi Beban Listrik

1.0 Persyaratan Beban.
Secara keseluruhan, kebutuhan daya yang diperlukan proyek pembangunan kilang baru atau pengembangannya agar ditentukan sesuai dengan studi beban listrik kilang tersebut, termasuk keberadaan beban dari masing-masing fasilitas dan hasil perhitungan awal agar dikonfirmasikan dengan rancangan final (detail design).
Daftar beban listrik diperoleh dari peralatan mekanis (Mechanical Equipment List) yang digunakan sebagai acuan utama dalam beban listrik yang diharapkan.
Beban pada kondisi operasi normal secara praktis tetap dengan sedikit perubahan pada beban harian dan kondisi musim. Namun demikian, biasanya beban paling tinggi akan terjadi pada musim panas, kondisi ini menggambarkan kenaikan kerja mesin pendingin dan beban-beban HVAC untuk menyesuaikan temperatur udara yang lebih tinggi.
Beban-beban diklasifikasikan sesuai dengan sifatnya sepertikontinyu (C = continue), terputus-putus (I = intermittent), dan standby (S). Beban-beban terputus-putus (intermittent) tergantung faktor siklus kerja yang dapat ditambahkan pada beban kontinyu untuk mendapatkan beban rata-rata (average load).
Beban total dihitung berdasarkan beban rata-rata, beban maksimum, dan beban rancangan. Beban-beban listrik ditentukan berdasarkan rancangan konsep, dengan margin rancangan 25% di atas beban rata-rata dengan memasukan perubahan beban pada kerangka pemakai pada saat pengembangan rancangan guna mencapai perubahan diwaktu mendatang.
Pada tahap rancangan final dapat menggunakan margin sebesar 10% untuk kebutuhan di masa yang akan datang.

2.0. Klasifikasi Pengguna.
Beban listrik diklasifikasikan sesuai dengan pelayanannya seperti: beban normal, beban khusus (essential), dan beban kritis.
Beban Normal – beban-beban yang berhubungan dengan produksi, di mana kehilangan pasokan ini tidak akan menciptakan suatu kondisi yang tidak aman atau menghasilkan kerusakkan pada peralatan. Beban-beban ini tidak mengalami perubahan pada kondisi operasi normal.
Beban-beban khusus (Essential) – beban-beban ini berhubungan dengan keselamatan manusia dan peralatan, walau demikian beban ini kemungkinan akan mengalami pemutusan singkat pada pasokannya tanpa merusak peralatan dan tidak menimbulkan gangguan pada keselamatan manusia yang terjadi pada saat pengoperasian awal generator darurat. Pada kondisi darurat, beban khusus menerima suplai dari generator darurat (emergency generator) yang mampu bertahan memasok daya sampai generator utama dapat dioperasikan atau sekurang-kurangnya generator darurat dapat dioperasikan selama 24 jam.
Beban-beban Kritis – beban kritis (critical loads) merupakan beban yang pasokan dayanya harus dijaga kontinuitasnya untuk mencegah terjadinya kondisi tidak aman. Biasanya, beban ini merupakan sistem kontrol proses produksi dan sistem keselamatan (safety), dan sistem telekomunikasi. Masing-masing beban tersebut biasanya dipasok melalui UPS AC atau DC dengan battere sebagai penyimpan daya cadangan dan mampu bekerja pada periode kerja tertentu. Waktu kerja dari konfigurasi batere ini biasanya ditentukan pada awal rancangan yaitu berkisar antara 30 menit sampai 60 menit. Waktu tersebut diperlukan untuk mengoperasikan peralatan instrument dan control sebelum generator darurat dapat dioperasikan.
Beban-beban bukan listrik – beban-beban yang digerakkan oleh penggerak listrik seperti penggerak pneumatic dan hydraulic perlu diperhitungkan. Beban-beban ini dapat termasuk dalam daftar beban sebagai suatu acuan.

3.0. Konsumsi pengguna daya
Untuk perhitungan kapasitas motor listrik penggerak pompa, efisiensi yang digunakan agar mempertimbangkan efisiensi penggerak dan alat yang digerakkannya. Konsumsi daya listrik ditentukan dari daya poros terpakai (absorbed shaft power) pada titik operasi proses normal dibagi dengan efisiensi motor.
Semua beban-beban, efisiensi dan faktor daya yang digunakan pada studi ini merupakan nilai perkiraan dengan menggunakan data peralatan yang sejenis yang telah ditentukan sebelumnya. Nilai-nilai efisiensi motor dan faktor daya diambil dari data katalog standard produsen motor tertentu yang sesuai dengan kerangka pasokan motor dari proyek serupa terdahulu. Hal yang sama juga dilakukan terhadap tidak tersedianya data informasi rancangan dan data beban yang tidak melibatkan proses produksi.

4.0 Kasus-kasus beban listrik.
Didalam beberapa kasus beban listrik ditentukan dengan cara berikut ini:
Beban rata-rata (average load) – Situasi pada saat operasi normal dan merupakan pembebanan rata-rata didasarkan pada operasi beban kontinyu dan beban terputus-putus.
Beban maksimum (Maximum Load) – Beban ini ditentukan dari beban normal ditambah 125% beban tambahan di mana beban cadangan yang paling besar sedang dioperasikan.
Beban rancangan (Design Load) – Beban ini ditentukan dari beban normal dengan penerapan rancangan (Design) yang diizinkan ditambah beban tambahan di mana beban cadangan terbesar sedang beroperasi.
Beban-beban di atas, bersama-sama dengan detail operasi dari beban individu terbesar yang digunakan untuk menentukan sifat keseluruhan beban dan persyaratan pembangkit daya. Secara umum, pasokan daya harus sesuai dengan beban rancangan, sama seperti setiap perubahan beban peralihan (transient) yang digabung ke pemakai tertentu (specific customer).

5.0. Persyaratan Beban/Kapasitor Perbaikan Faktor daya.Semua komponen-komponen listrik dari pembangkitan dan distribusi listrik agar ditentukan ukurannya untuk beban rancangan yang ditentukan seperti pada bagian ini.
Kapasitor perbaikan faktor daya agar dipasang pada switchboard tegangan menengah dan pada semua switchboard/motor control center tegangan rendah, hanya jika diperlukan untuk menjaga faktor daya sistem keseluruhan kilang minimum 0.9 terbelakang (lagging) untuk mengurangi mengurangi penurunan tegangan reaktif, dan rugi-rugi daya.
Kapasitor perbaikan faktor daya tidak diperlukan bilmana mana kapasitas generator memenuhi kriteria beban aktual.
Multi-step switch (sekurang-kurangnya 4 langkah/step) otomatis yang dirancang untuk memperbaiki faktor daya dengan mengatur jumlah kapasitor yang terhubung ke sistem yang dipasang pada masing-masing switchboard tegangan rendah.
Kapasitor perbaikan daya agar disuplai dengan reaktor air-core dan RVT (Residual Voltage Transformer) untuk membatasi arus inrush (inrush current) dan untuk menekan harmonis yang dioperasikan melalui vakum atau unit kontaktor yang cocok. MV capacitor banks agar dipilih jenis pasangan luar.
Kapasitor perbaikan faktor daya agar mempunyai rugi-rugi yang rendah, metal enclosed, jenis hermetic sealed. Semua unit-unit kapasitor agar mempunyai proteksi sikring masing-masing fasanya.
Kapasitor tegangan menengah agar dilengkapi dengan konfigurasi hubungan bintang (star) dengan dasar minimum 4 buah unit fasa tunggal yang dipasang paralel perfasa. Sistem insulation agar dirancang agar tahan terhadap tegangan lebih kontinyu senilai 110% dari tegangan normal.

Proteksi Generator 2

Proteksi Generator

PENDAHULUAN

Mesin-mesin dengan rancangan terbaru pada umumnya jarang sekali mengalami gangguan, hal ini disebabkan karena adanya penggunaan bahan-bahan bermutu tinggi, teknis pengerjaan dan pengendalian mutu yang lebih baik, jika dibanding dengan mesin-mesin buatan terdahulu. Walaupun demikian kemungkinan terjadinya gangguan tidak dapat dihindarkan. Gangguan dapat menyebabkan kerusakan pada mesin yang sedang dioperasikan dan biasanya akan diikuti dengan pemutusan suplai. Mengingat generator merupakan peralatan yang penting dan nilainya juga cukup mahal (biaya penggantian maupun perbaikan mesin lama) maka diusahakan pengaruh gangguan dibatasi sampai sekecil mungkin. Antara lain dengan menditeksi keadaan gangguan secara tepat dan mengisolasikan mesin terhadap sistem yang sehat secara cepat.

Gangguan pada generator antara lain dapat disebabkan oleh:
a. Hubung singkat (short-circuit) pada lilitan stator.
b. Beban lebih (overload).
c. Panas lebih (overheating) pada lilitan dan bearing.
d. Tegangan lebih (overvoltage) dan kecepatan lebih.
e. Kehilangan medan penguat (loss of field).
f. Daya balik (motoring).
g. Arus tidak seimbang (unbalance current) pada stator.
h. Out of step.

Sebagian besar gangguan di atas perlu dihilangkan dengan cara melepaskan generator terhadap sistem melalui pemutus tenaga utama (main circuit breaker) dan bila memungkinkan melepas pemutus tenaga medan penguat. Untuk jenis gangguan tertentu selain cara di atas, mesin penggerak dihentikan beroperasi. Bila terjadi gangguan yang masih pada batas yang diizinkan biasanya sistem hanya memberikan peringatan saja.
Menentukan tindakan seperti yang disebutkan di atas harus dilakukan secara cermat dan hati-hati, karena kesalahan dalam menentukan dapat mempengaruhi tingkat pelayanan yang baik. Keadaan tersebut dapat dicapai dengan :

a. Memilih jenis rele yang sesuai dengan jenis gangguan yang mungkin timbul.
b. Mengkoordinasi penyetelan rele yang satu dengan yang lainnya.
c. Mempertimbangkan segi produksi, pemeliharaan generator dan pemeliharaan peralatan pengamannya.
d. Mengadakan tenaga-tenaga operator dan teknisi pemeliharaan yang memadai.
Apabila keempat faktor di atas dapat dipenuhi maka diharapkan kelangsungan pengoperasian dapat berjalan dengan lancar.

GANGGUAN PADA LILITAN STATOR.

Gangguan pada lilitan stator dapat diklasifikasikan sebagai gangguan hubung singkat fasa ke fasa, hubung singkat fasa dengan tanah, hubung singkat antara lilitan dengan lilitan pada fasa yang sama dan rangkaian terbuka. Kegagalan isolasi lilitan dapat disebabkan oleh tegangan lebih, menurunnya ketahanan dielektrik, atau kombinasi keduanya. Tegangan lebih dapat disebabkan oleh switching transient, petir, atau gabungan kecepatan lebih dengan beban hilang yang mendadak. Menurunnya ketahanan dielektrik dapat disebabkan oleh penuaan, panas pada isolasi, pengumpulan kotoran, korona, kelembaban, pemeliharaan yang salah, adanya benda asing yang masuk kedalam isolasi misalnya seperti kipas (fan) yang patah dan menghantam lilitan atau air sistem pendingin stator bocor. Jika kerusakan isolasi lilitan dapat dicegah sebelum laminasi rusak, maka perbaikan masih dapat dilakukan dengan mengganti kumparan yang rusak, akan tetapi jika laminasi pada inti besi yang rusak, perbaikan yang dilakukan sudah tidak efisien lagi. Oleh sebab itu sedapat mungkin gangguan harus dihilangkan sebelum timbul kebakaran yang biasanya dapat merusak laminasi inti. Untuk mendapatkan pengaman yang baik maka dianjurkan agar menggunakan rele diferensial generator.

Hubung singkat fasa ke fasa.
Untuk mengamankan masing-masing lilitan fasa generator dapat menggunakan rele arus lebih yang dihubung diferensial. Rele diferensial arus ini dapat menggunakan rele arus lebih yang sederhana atau yang dilengkapi dengan pelambatan waktu, atau dapat juga menggunakan rele diferensial persentase dengan restrain yang linier atau yang dapat berubah. Untuk mendapatkan rele diferensial dengan kepekaan yang maksimum, maka trafo arus yang digunakan pada masing-masing ujung harus benar-benar sama. Meskipun hal ini sudah dilakukan, pengamanan diferensial yang menggunakan rele arus lebih masih mempunyai keterbatasan terhadap kesalahan kerja yang disebabkan arus gangguan luar yang sangat besar.
Saat sekarang pengaman yang lebih umum digunakan adalah rele diferensial persentase dengan restrain yang linier dan hasilnya ternyata cukup memuaskan. Rele ini mempunyai arus kerja minimum yang sangat kecil, misalnya sebesar 0,1A. Arus ini mengalir pada kumparan kerja dan rele akan bekerja apabila arus restrain sama dengan nol. Mengenai daerah kerja rele ini dapat dilihat pada kurva karakteristik yang biasanya diberikan pada saat pembelian rele. Waktu tunda pemutusan yang ada pada rele ini umumnya sangat singkat, berkisar antara 3 sampai 5 cycle untuk kumparan yang dirancang untuk sistem 60 hertz. Pada rangkaian rele diferensial seperti disebut di atas diusahakan tidak ada burden lain, selain burden rele diferensial, kalaupun ada burden tersebut harus sekecil mungkin.
Jika pada rangkaian trafo arus ada peralatan lain selain burden rele diferensial maka dianjurkan agar menggunakan rele diferensial persentase yang variabel karena kalau menggunakan rele diferensial persentase yang linier dapat menyebabkan kesalahan kerja sehubungan dengan adanya burden lain yang mempengaruhi keseimbangan sistem pengaman tersebut.

Hubung Singkat Fasa dengan Fasa.Generator-generator tegangan tinggi biasanya dihubung bintang dengan titik netralnya dapat ditanahkan secara langsung atau melalui impedansi atau sama sekali tidak ditanahkan. Penggunaan impedansi pada suatu sistem pentanahan dimaksudkan untuk membatasi arus hubung singkat ketanah agar tidak lebih besar dari arus hubung singkat tiga fasa. Umumnya lilitan generator diharapkan tidak tahan terhadap arus lebih yang lebih besar dari arus hubung singkat tiga fasa. Tingkat daya guna rele diferensial terhadap arus gangguan tanah tergantung terhadap besar arus gangguan tanah yang timbul. Bila sistem yang ditanahkan dengan impedansi rendah, biasanya arus gangguan tanah yang terjadi besar dan diharapkan rele dapat bekerja dengan baik kecuali jika terjadi gangguan pada sebagian kecil lilitan yang dekat dengan titik netral. Demikian sebaliknya jika generator ditanahkan dengan impedansi tinggi maka arus gangguan tanah yang terjadi cukup kecil dan biasanya rele diharapkan tidak bekerja. Untuk mengamankan gangguan ini maka digunakan rele lain. Penggunaan rele diferensial pada sistem yang ditanahkan dengan tahanan tinggi menyebabkan kepekaan rele terhadap gangguan tanah sangat rendah.
Untuk mendapatkan pengaman diferensial yang maksimum maka impedansi pentanahan harus rendah. Untuk generator yang dioperasikan paralel dengan generator lain yang letaknya berdekatan ataupun yang berjauhan sedapat mungkin menggunakan rele diferensial yang terpisah. Selain itu juga untuk pengaman gangguan tanah yang dipasang pada generator harus mempunyai trafo arus yang terpisah dengan trafo arus diferensial. Pengaman diferensial umumnya dipasang pada generator dengan kapasitas 5.000 kVA yang bekerja pada tegangan 2300 kV ke atas, tetapi dapat juga diterapkan pada generator dengan kapasitas 1000 kVA ke atas. Daerah pengaman rele diferensial dianjurkan mencakup feeder generator breaker dan titik netral. Pada saat rele diferensial bekerja, diharapkan dapat memberikan isyarat pada rangkaian kontrol untuk melepaskan pemutus tenaga generator, pemutus tenaga netral dan pemutus tenaga medan penguat secara cepat. Untuk mendapatkan maksud tersebut maka sistem pengaman dilengkapi dengan rele lock-out (device 86G).
Ada beberapa perbedaan pendapat mengenai pembukaan pemutus tenaga netral bersamaan dengan pemutus tenaga utama dan pemutus tenaga medan penguat. Jika generator diamankan terhadap surja hubung (switching surge) ada sedikit alasan agar pemutus tenaga utama yang terbuka lebih dahulu. Andaikata pemutus tenaga secara bersamaan terbuka maka tidak ada permasalahan. Akan tetapi jika pemutus tenaga netral lebih cepat sedikit saja dari yang lain ada kemungkinan akan timbul tegangan transient.

Hubung Singkat Antar Lilitan Pada Fasa Yang Sama.
Walaupun rele diferensial dapat menditeksi gangguan hubung singkat antar fasa hampir pada semua lilitan generator tetapi rele ini tidak dapat menditeksi gangguan hubung singkat antar lilitan pada fasa yang sama. Bermacam-macam skema pengaman telah dibuat namun umumnya tidak praktis dan terbatas pada konstruksi generator itu sendiri. Untuk generator yang mempunyai lilitan tunggal (single layer) hubung singkat antar lilitan pada fasa yang sama tidak akan terjadi tanpa mengikut sertakan gangguan hubung tanah. Umumnya pengaman gangguan ini jarang sekali digunakan dalam praktek.

Rangkaian Terbuka Pada Lilitan.
Kejadian rangkaian terbuka pada generator modern adalah hal yang sulit terjadi karena bentuk fisik penghantar dan pelindung khusus yang ada pada konstruksinya cukup kuat dan biasanya tidak diterapkan rele pengaman yang khusus untuk menditeksi rangkaian terbuka.

Panas Pada Stator.
Panas pada stator dapat disebabkan oleh arus lebih arus hubung singkat dan gangguan pada sistem pendingin. Untuk itu maka dianjurkan agar menggunakan alat penunjuk temperatur yang dapat dilengkapi dengan alat pencatat yang dipasang sedemikian rupa sehingga adanya gejala-gejala perubahan temperatur dapat diamati setiap saat.

(a). Arus Lebih.
Panas yang terjadi pada stator dapat disebabkan oleh arus lebih yang mengalir cukup lama yang tidak dapat diditeksi oleh rele arus dengan penunda waktu biasa. Umumnya alat penunjuk temperatur yang ada menggunakan alat perasa tahanan (resistance detector) atau thermocouple. Alat pencatat biasanya dilengkapi dengan pemberi isyarat peringatan dini. Generator-generator besar biasanya tidak diharapkan berhenti beroperasi karena peralatan temperatur ini. Untuk mendapatkan hasil pengamatan yang dapat mewakili semua bagian generator maka jumlah resistance detector yang dipasang harus memadai pula.

(b). Hubung singkat pada laminasi.
Panas pada stator dapat disebabkan oleh kerusakan isolasi pada baut inti. Baut ini berfungsi untuk membentuk kesatuan laminasi yang satu dengan yang lainnya. Panas dapat juga disebabkan oleh tidak ratanya pelapisan isolasi furnish pada beberapa bagian yang berlubang dan biasanya panas ini hanya terjadi pada satu tempat yang sulit diteksi oleh alat perasa temperatur jika letaknya cukup jauh.

(c). Kegagalan Pada sistem pendingin.
Panas lebih pada mesin dapat terjadi karena gangguan pada sistem pendingin misalnya seperti adanya penumpukan kotoran pada kisi-kisi pendingin, saluran pendingin macet, saluran ventilasi tertutup atau kalaupun membuka pembukaannya tidak sempurna dan lain-lain. Untuk gangguan pada sistem pendingin diharapkan dapat diketahui dengan membandingkan udara atau hidrogen yang keluar dari mesin dan udara yang masuk kedalam sistem. Jadi dalam hal ini alat penditeksi dipasang pada saluran udara masuk dan saluran udara keluar.

GANGGUAN PADA ROTOR

Gangguan pada rotor generator dapat diklasifikasikan sebagai gangguan hubung singkat pada lilitan rotor, lilitan rotor terbuka, hubung tanah pada lilitan medan dan panas lebih. Pada umumnya pemutusan medan penguat tidak dianjurkan.

Hubung Singkat Pada Lilitan Rotor.
Hubung singkat pada lilitan rotor tidak dapat diketahui oleh rele arus lebih jika gangguan tersebut terjadi pada beberapa lilitan saja atau pada satu kutub penguat generator putaran rendah. Selain itu juga generator tidak diharapkan melepaskan medan penguatnya jika terjadi gangguan tanpa melepaskan pemutus tenaga utamanya terlebih dahulu. Jika hal ini terjadi maka akan terinduksikan arus yang sangat besar pada rotor (lilitan medan). Berdasarkan alasan ini maka rele arus lebih tidak dianjurkan untuk dipasang pada medan penguat sebagai pengaman.
Jika lilitan pada salah satu kutub terhubung singkat maka akan terjadi ketidak seimbangan medan magnit yang dapat menimbulkan gaya mekanis dan getaran. Besar dari getaran (vibrasi) dapat diketahui pada alat penunjuk getaran yang biasanya dilengkapi dengan isyarat alarm atau isyarat penghentian operasi bilamana batas penyetelannya tercapai. Pada generator dengan jumlah kutub yang sedikit pengaruhnya sangat jelas terlihat.

Lilitan Rotor Terbuka.
Terbukanya rangkaian lilitan rotor dapat terjadi pada setiap jenis generator tetapi dalam prakteknya menunjukkan bahwa generator dengan kutub pendek yang dioperasikan pada putaran rendah yang lebih sering mengalami gangguan ini.

Gangguan Hubung Tanah Pada Rangkaian Medan.
Gangguan hubung tanah pada rangkaian medan tidak begitu berakibat terhadap rangkaian medan itu sendiri, tetapi keadaan ini menunjukkan adanya bagian isolasi yang lemah atau kegagalan mekanis. Cara untuk mengetahui keadaan gangguan hubung tanah dapat menggunakan cara yang sangat sederhana yaitu dengan menggunakan dua buah lampu yang dihubung seri pada terminal lilitan rotor dan titik tengah diantara kedua lampu tersebut ditanahkan. Untuk mendapatkan penginderaan yang lebih peka dapat menggunakan tahanan sebagai pengganti lampu dan menghubungkan titik tengah ketahah melalui sebuah rele.

Panas Lebih.
Panas lebih pada rotor dapat terjadi karena adanya arus lebih pada rotor yang disebabkan oleh gangguan pada sistem ventilasi, single phasing atau operasi arus yang tidak seimbang pada stator. Selain dari itu panas pada rotor dapat disebabkan oleh arus medan lebih sebagai akibat dari gangguan pada rheostat dan gangguan pada pengaturan tegangan. Sehubungan dengan hal tersebut ada pendapat yang mengatakan bahwa rangkaian medan penguat agar dilengkapi dengan pengaman arus lebih. Meskipun kenaikan temperatur yang cukup kecil dapat diditeksi pada keluaran udara dari media pendingin tetapi ini tidak menjamin sumber panas berasal dari gangguan pada rotor mungkin saja dari bagian yang lain.
Terlepasnya salah satu fasa atau arus stator yang tidak seimbang dapat menimbulkan panas setempat yaitu pada permukaan kutub rotor selain itu juga akan timbul vibrasi yang dapat merusak pondasi mesin atau mesin itu sendiri. Pengaman keadaan tidak seimbang biasanya tidak dipasang di rotor tetapi pada feeder generator.

JENIS-JENIS PENGAMAN.

Pengaman Terhadap Daya Balik (ANSI DEV. 32).
Generator yang digerakkan oleh turbin uap apabila uapnya hilang, maka generator bekerja sebagai motor induksi dimana mesin seharusnya mensuplai tenaga. Dalam keadaan seperti ini generator menerima suplai tenaga listrik dari sistem. Untuk mencegah kerusakan akibat gangguan ini maka generator harus dilengkapi dengan rele daya arah yang peka. Fungsi dari rele ini diatur sedemikian rupa misalnya dapat memberikan isyarat peringatan dini atau memberikan isyarat pada rangkaian pemutus tenaga untuk melepaskan generator terhadap sistem. Untuk generator yang digerakkan oleh mesin diesel juga dapat menerapkan rele ini.

Pengaman Terhadap Kehilangan Medan Penguat (DEV. 40).
Bilamana generator yang sedang dibebani medan penguatnya hilang maka kopling magnit antara rotor dan stator menjadi lemah dan putaran rotor akan mendahului medan magnit stator, sistem kehilangan sinkronisasi. Bila keadaan ini dibiarkan berlangsung dapat membahayakan operasi generator dan sistem. Generator akan bekerja sebagai generator induksi, di mana akan timbul arus sirkulasi yang sangat besar pada permukaan rotor, khususnya pada bagian ujung dan ini dapat menimbulkan panas yang berbahaya pada daerah setempat dan pada ujung lengkungan irisan alur metal. Tegangan induksi atau arus induksi akan timbul pada lilitan medan yang tergantung pada apakah lilitan itu terhubung singkat sempurna atau terbuka. Arus sirkulasi ini akan menimbulkan panas dan dapat merusak rotor.
Untuk kehilangan medan penguat yang sempurna pada generator besar yang tidak dilengkapi dengan pengatur tegangan otomatis dapat menyebabkan penurunan tegangan sampai batas yang serius yang dicapai tidak lebih dari 10 sampai 15 detik. Dan apabila generator tersebut mewakili sebagian besar pembangkitan daya tegangan rendah yang serius dapat dicapai dalam waktu kurang dari satu detik.
Pengaman kehilangan medan telah dikembangkan untuk dapat melindungi generator terhadap kehilangan medan sebagian atau seluruhnya. Untuk menghindari kesalahan pemutusan akibat adanya surja sesaat maka perlu menerapkan penunda waktu yang mungkin ada pada rele itu sendiri atau dengan memasang rele penunda waktu bantu. Jika pengaman kehilangan medan dimaksudkan sebagai pengaman utama sistem dan generator, rele tegangan kurang dapat diterapkan pada skema untuk mengendalikan pemutusan, tetapi tidak mudah menentukan nilai penyetelan rele yang mampu menjaga sistem dan generator terhadap kerusakan. Pengaman kehilangan medan penguat dapat diterapkan apabila salah satu atau lebih keadaan berikut ini terpenuhi.
(a). Jika generator tidak dilengkapi dengan pengatur tegangan otomatis.
(b). Salah satu generator yang dioperasikan paralel lebih besar dari lainnya.
(c). Generator mempunyai hubungan listrik yang mudah sekali terlepas.
Salah satu usaha yang dilakukan untuk mencegah pengaruh kehilangan medan pada saat pemutus tenaga generator tertutup yaitu dengan memasang sistem interlock. Dengan menggunakan interlock setiap pemutusan medan penguat akan diikuti dengan pemutusan pemutus tenaga generator pada saat pengoperasian.

Out of step.
Suatu generator yang dioperasikan dapat mengalami out of step yang merupakan permasalahan pokok yang dapat menyebabkan kerusakan poros kopling atau pasangan stator.

Tegangan Lebih.
Pengaman tegangan lebih dianjurkan untuk diterapkan pada generator yang digerakkan oleh tenaga air di mana permasalahan utamanya adalah terjadinya kecepatan lebih (over speed) sebagai akibat terlepasnya beban besar secara mendadak. Tegangan lebih dapat juga disebabkan oleh kerusakan pada pengatur tegangan otomatis (AVR). Rele tegangan lebih dapat dipasang dengan menyisipkan tahanan pada penguat atau pada rangkaian medan generator untuk mengoperasikan alarm atau menghentikan operasi mesin yang sesuai dengan persyaratan yang telah ditentukan.

Kecepatan lebih.
Penggerak mula generator dapat mengalami kecepatan lebih (overspeed) dalam keadaan kerja yang tidak normal, untuk itu maka generator harus dilengkapi dengan pengaman kecepatan lebih. Alat ini dapat digabungkan dengan sistem governor penggerak mula atau dapat juga menggunakan sentrifugal device. Jika peralatan pengaman kecepatan lebih mekanis tidak dipasang maka rele frekwensi harus digunakan. Pada generator turbin kapasitas besar mempunyai pengaman kecepatan lebih yang dapat mentripkan throtle valve jika kecepatan normal terlampaui sekitar 10%. Sedangkan penggerak mula tenaga air kecepatan lebihnya dapat mencapai sekitar 220% dari kecepatan normalnya.

Pengoperasian mesin dengan satu fasa terbuka.
Pengoperasian generator dengan salah satu fasa terbuka dapat menimbulkan panas setempat pada permukaan rotor dan menimbulkan getaran pada mesin. Keadaan pembebanan dengan satu fasa terbuka dapat diketahui dengan membandingkan besar arus pada masing-masing fasa. Untuk pengamanan dapat digunakan rele keseimbangan arus atau rele urutan fasa negatif. Masing-masing pengaman tersebut diharapkan mempunyai pelambatan waktu yang dimaksudkan untuk mencegah kesalahan kerja karena adanya gangguan hubung singkat antara fasa ke fasa atau adanya beban transient yang tidak seimbang pada sistem yang kejadiannya sangat cepat sekali.

Gangguan pada isolasi bearing.
Untuk mencegah arus sirkulasi yang melalui bearing yang dapat menyebabkan kerusakan pada bearing yang diakibatkan oleh arus tersebut maka dipasang suatu bahan isolasi antara lempengan pelat dan bantalan main outboard mesin. Apabila isolasi ini rusak atau terjadi hubung singkat antara keduanya maka bearing akan mengalami cacat yang disebabkan oleh muatan listrik statis. Keadaan ini dapat diditeksi dengan menggunakan rele arus lebih yang salah satu terminalnya dihubung pada dudukan bearing dan yang sebuah lagi dihubungkan ke poros generator dengan menggunakan kontak sikat berisolasi. Lapisan minyak pada bearing dapat mencegah kumparan kerja rele hubung singkat.

Getaran (vibrasi).
Vibrasi dapat disebabkan oleh singlephasing atau ketidak seimbangan arus kerja dan ketidak seimbangan magnit pada rotor. Getaran yang berlebihan dapat diketahui oleh salah satu dari beberapa jenis peralatan penditeksi vibrasi yang dapat dipasang pada generator atau pada mesin penggerak mula.

Bahaya Kebakaran.
Mencegah generator terhadap bahaya kebakaran, biasanya menggunakan peralatan pemadam api yang diatur sedemikian rupa, yaitu dengan melepaskan air atau carbon dioxide ke lilitan. Penggunaan air sebagai pemadam api pada generator perlu dipertimbangkan. Carbon dioxide tidak menambah kerusakan akibat api, mengenai pelepasannya dapat diatur dengan menggunakan rele diferensial atau rele tanah. Jika hydrogen yang digunakan untuk mendinginkan mesin, pembakaran tidak akan didukung oleh hydrogen sekelilingnya, sehingga fasilitas pemadam kebakaran tidak perlu dipertimbangkan. Hydrogen yang bercampur dengan udara dapat membentuk campuran yang mudah meledak, tetapi kisi-kisi luar mesin pendingin hydrogen dirancang tahan terhadap intensitas ledakan maksimum yang dapat terjadi. Sistem pendingin hydrogen dimaksudkan untuk kemudahan menditeksi keberadaan pencemaran udara, air atau minyak.

Pengaman cadangan.
Penerapan rele cadangan pada prinsipnya sangat dianjurkan. Rele cadangan dapat dipertimbangkan sebagai rele yang dapat menghilangkan gangguan pada kejadian di mana pengaman utama gagal bekerja.
Pengaman cadangan yang dipasang pada generator dapat menditeksi sumber gangguan yang menuju generator jika pengaman utama gagal bekerja. Rele ini dapat juga bekerja melepaskan generator apabila terjadi hubung singkat ketanah pada saluran utama trafo distribusi atau bus jika peralatan yang dimaksudkan untuk mengaman peralatan tersebut gagal bekerja untuk menghilangkan gangguan. Pada umumnya, prinsip pengaman cadangan disetel sedikit kurang peka dan memerlukan waktu yang lebih lama dan melepaskan lebih banyak peralatan. Karena biaya pengadaan atau perbaikan mesin-mesin yang besar cukup mahal, maka penggunaan pengaman cadangan perlu mendapatkan perhatian khusus.

Kegagalan sistem pendingin.
Pelepasan panas pada stator dan rotor generator dilakukan dengan jalan memberikan sirkulasi udara atau hydrogen melalui bagian tersebut, di mana untuk sistem yang tertutup bahan pendingin dilewatkan pada lilitan heat exchanger. Selanjutnya bahan pendingin tersebut diditeksi terhadap kemungkinan adanya kandungan uap air. Sehubungan dengan penggunaan udara yang diambil dari luar maka udara tersebut harus memenuhi persyaratan untuk menghindari perubahan bentuk yang dapat menyebabkan kondensasi pada mesin bilamana humiditinya tinggi. Setiap kegagalan pada sistem pendinginnya akan mengakibatkan kenaikan temperatur pada stator. Cara penginderaan temperatur ini dijelaskan pada uraian pengaman stator.
Panas yang timbul pada bearing mesin besar dilepaskan dengan bantuan minyak pelumas yang didinginkan pada heat exchanger. Dengan dipasangnya peralatan pengindera pada bearing maka temperaturnya dapat diketahui. Bilamana perlu maka dapat dipasang rele temperatur yang dapat mentripkan mesin jika keadaan tersebut memang diharapkan.

PENGUJIAN TAHANAN ISOLASI SEBAGAI PERSIAPAN START-UP

PENGUJIAN TAHANAN ISOLASI SEBAGAI PERSIAPAN START-UP

UMUM
Sebelum mengoperasikan generator, beberapa pengecekan dasar dan kalibrasi harus dilakukan untuk menjamin bahwa semua komponen dalam keadaan baik. Jika pengoperasian dilakukan sebelum melakukan pengecekan ini ada kemungkinan operasi generator akan terganggu karena ada bagian yang tidak memenuhi kondisi operasi.
Pencegahan Moisture.Semua lilitan dan bagian-bagian yang saling berhubungan dibuat dari bahan anti moisture dan anti jamur. Untuk mengetahui kondisi moisture memenuhi persyaratan maka dilakukan tindakan sebagai berikut:

Pengujian Isolasi
Lilitan stator dan rotor harus dijaga tetap hangat sejak pertama generator diterima sampai ditempatkan untuk dioperasikan. Dalam hal ini generator agar disimpan dengan surface heater harus tetap beroperasi secara kontinyu sampai generator tersebut dioperasikan.
Pengujian isolasi berikut ini agar dilakukan sebelum unit dioperasikan.
1. Pengujian tahanan isolasi
2. Pengujian Polarisasi Indeks
3. Pengujian tegangan lebih (hy-pot test).

Perhatian :
Semua peralatan penguji harus dibuat sebaik mungkin, terutama segi-segi keselamatan. Semua mesin yang akan diuji harus dalam keadaan de-energize dan ditanahkan untuk sementara untuk menghilangkan muatan sisi yang tertinggal di dalam lilitan.

PENGUJIAN TAHANAN ISOLASI.
Pengujian ini dilakukan untuk mendeteksi adanya kelemahan isolasi tahanan. Pengujian isolasi secara rutin dapat dilakukan dengan menggunakan Megohmmeter, atau megger yang pembacaannya langsung dalam meghoms.
Tahanan isolasi adalah ukuran kebocoran arus yang melalui isolasi. Tahanan berubah-ubah karena pengaruh temperatur dan lamanya tegangan yang diterapkan pada lilitan tersebut, oleh karena itu faktor-faktor tersebut harus dicatat pada waktu pengujian. Tegangan yang diterapkan kalau bisa hanya pada satu fasa saja. Nilai tegangan minimum pengujian yang banyak digunakan dan diterima dikalangan praktisi adalah satu kilovolt sebanding dengan satu (1) megaohm terhadap peralatan listrik yang banyak digunakan pada industri-industri (untuk lilitan stator), dan satu (1) megaohm untuk lilitan rotor setelah dikenai tegangan 500 volt dc selama satu menit. Generator-generator turbin hampir selalu mempunyai nilai lebih tinggi. Tegangan 500 volt dc untuk pengujian ini harus dilakukan terlebih dahulu sebelum pengujian tegangan yang lebih tinggi dilakukan.
Nilai tahanan diatas merupakan nilai minimum yang menunjukkan bahwa keadaan lilitan masih baik, nilai tahanan yang rendah dapat menunjukkan lilitan dalam keadaan kotor atau basah. Moisture dapat juga terdapat pada permukaan isolasi, atau pada lilitan atau pada keduanya.
Oleh sebab itu, pengujian dengan megger sebelum dan sesudah mesin dibersihkan harus dilakukan. Jika nilai tahanan tetap rendah dan lilitan relatif bersih, ada kemungkinan adanya moisture pada lilitan, dan lilitan harus dikeringkan sekurang-kurangnya sampai diperoleh tahanan minimum yang dianjurkan.

Pengujian Polarisasi Index.Pengujian untuk menentukan keadaan isolasi yang baik adalah membandingkan hasil tahanan setelah pengujian tegangan selama 10 menit dengan tahanan pada saat satu menit pertama. Jika pengujian dilakukan sebelum dan sesudah mesin dibersihkan, dan atau sesudah mesin dikeringkan, akan menunjukkan hasil pengukuran yang lebih baik. Polarisasi index test merupakan petunjuk kekeringan dan kebersihan dari lilitan, dan hasilnya akan menentukan apakah peralatan aman untuk dioperasikan dan atau peralatan untuk dilakukan pengujian tegangan lebih.
Untuk stator, pengujian PI menggunakan tegangan 2,5 kV dc (tegangan rating generator 13.8 kV, 50 hz, 3 fasa). Jika PI adalah sama atau lebih besar dua (2), maka pengujian dengan tegangan 6 KV dc dapat dilakukan. PI untuk pengujian dengan 6 KV dc harus lebih besar atau sama dengan 2. Untuk rotor, tegangan 500 Vdc dapat digunakan tanpa melepaskan atau menghubung singkatkan diode. Jangan menggunakan tegangan lebih dari 500 V dc tanpa mengetahui hasil pengujian dengan tegangan 500 V dc. Jika digunakan tegangan yang lebih tinggi, diode harus dilepas. Tahanan rotor pada pengujian tahanan dengan menggunakan tegangan 500 V dc harus lebih dari 50 megohm dan PI untuk tegangan 500 V dc harus lebih besar dari dua (2). Tegangan maksimum yang diizinkan adalah 1500 V ac atau 2500 V dc.

Pengujian Tegangan Lebih.Pengujian tegangan lebih dimaksudkan untuk menemukan kelemahan pada lilitan stator yang harus diperbaiki. Pengujian ini juga digunakan untuk meyakinkan bahwa lilitan mempunyai ketahanan dielektrik yang cocok untuk dioperasikan. Pengujian ini dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan ac (50 hz) atau arus searah.
Tingkat tegangan yang diterapkan sangat tergantung pada tipe mesin, pelayanannya, isolasinya, dan pengalaman pemakai didalam pengujian tegangan tinggi. pengujian arus bolak-balik biasanya dilakukan dengan menggunakan tegangan sebesar 1,5 kali tegangan jala-jala. Sedangkan pengujian dengan tegangan arus searah kira-kira 1,7 kali pengujian AC atau sekitar 2,7 kali tegangan nominal jala-jala.

Perhatian :Jangan lakukan pengujian jika mesin dalam keadaan kotor dan basah (tidak bersih dan tidak kering ).

Pengujian Step Voltage.Pada pengujian ini, generator dilepaskan dari sistem pengendali dan semua peralatan bantunya, dan hubungkan alat penguji tegangan tinggi dc antara satu fasa lilitan generator dengan metal generator. Tegangan dinaikkan selangkah demi selangkah dan arus bocor dapat kita baca dan data tersebut dicatat.
Arus yang terbaca pertama kali sebelum arus menjadi stabil yang merupakan arus bocor yang dapat dinyatakan arus sebagai fungsi waktu terdiri dari tiga komponen yaitu :
1. Arus pengisian pada lilitan terhadap kapasitas tanah. Arus ini dengan cepat turun dari maksimum menjadi nol.
2. Arus absorsi pada pergeseran molekul pengisian pada dielektrik. Arus peralihan ini akan berkurang dengan waktu yang sangat lambat untuk menjadi nol.
3. Arus bocor yang merupakan arus penghantar sebenarnya dari dielektrik, arus bocor akan berubah-ubah tergantung tegangan yang diterapkan. Arus ini dapat juga terdiri dari arus bocor permukaan.
Pada pengujian ini, temperatur, kelembaban, dan keadaan sekelilingnya harus dicatat. Penghantar penguji harus berukuran 12 AWG atau lebih, dan diatur agar bebas dari pengaruh kehilangan (kerugian) korona. Semua peralatan bantu seperti penditeksi temperatur, lilitan fasa yang tidak diuji, dan lilitan rotor harus ditanahkan sebelum dilakukan pengujian. Hal ini perlu, karena setelah pengujian pengisian dapat dilepaskan dengan aman.
Terapkan tegangan 10 kV pada saat mulai melakukan pengujian dan naikkan setiap tingkat sampai tercapai nilai tegangan 2.7 kali tegangan jala-jala. Tahanan isolasi dapat dihitung pada setiap tingkat dengan menggunakan hukum ohm.
Tahanan isolasi (megOhm) = tegangan pengujian/ arus bocor.
Arus bocor yang terbaca biasanya dalam mikro amper.

Pengeringan Lilitan
Jika nilai pengujian rendah dan lilitan relatif bersih, maka lilitan harus dikeringkan sampai sekurang-kurangnya diperoleh nilai minimum yang dianjurkan. Pengeringan dapat dilakukan dengan pemanasan luar atau pemanasan dalam. Cara yang dipilih sangat tergantung dari kemudahan, ketersediaan dan biaya. Panas yang cukup harus bisa dihasilkan untuk mendapatkan temperatur pada ujung lilitan 75oC. Kemampuan kenaikan temperatur harus dimulai dari rendah untuk menghindari terbentuknya uap atau gas yang berlebihan tekanannya dan hal ini dapat merusak isolasi.

Pemanasan Dari Luar
Biasanya generator dilengkapi dengan pemanas listrik. Alat ini ditempatkan pada bagian bawah mesin dan terbuka lebar hal ini dimaksudkan agar pemanasan pada mesin dapat menyebar keseluruh bagian mesin, tentunya hal ini harus dibantu dengan sirkulasi yang memadai selama pemanasan untuk menjamin pekerjaan yang menyeluruh dan sempurna.

Pemanasan Dari Dalam
Pemanasan dengan menggunakan sirkulasi arus pada lilitan adalah hal yang paling baik untuk lilitan medan. Cara ini juga dapat dilakukan pada lilitan stator, tetapi perhatian yang cermat harus dilakukan didalam pengendalian arus searah yang digunakan untuk menghindari kerusakan pada komponen-komponen mesin.
Untuk stator dapat juga dipanaskan dengan menggunakan sirkulasi arus searah yang diperoleh dari penguat terpisah atau menggunakan mesin las. Kemampuan kenaikan temperatur harus mendapat perhatian khusus untuk menghindari panas dibagian dalam terlalu tinggi. Hasil pengeringan harus diperiksa dengan maksud untuk mengetahui tahanan isolasi. Pada permulaan penerapan panas, tahanan isolasi akan jatuh, tetapi akan naik dan akhirnya tetap sebagai hasil pemanasan.

Pemerikasaan Isolasi Bearing
Variasi pada rangkaian magnit generator dapat menyebabkan perubahan yang periodik pada jumlah fluksi yang tersalurkan ke poros. Perubahan fluksi ini dapat membangkitkan tegangan yang cukup untuk arus bersirkulasi yang melalui poros, bearing dan rangka. Jika arus ini dibiarkan mengalir, akan menimbulkan pengaruh yang berbahaya pada journal dan bearing. Untuk menghilangkan arus ini, bearing harus diisolasi. Pada mesin type bracket bearing diisolasi antara mounting ringnya dan rumah bearing. Hal yang perlu diperhatikan adalah mengisolasi setiap peralatan deteksi seperti probe temperatur, yang berhubungan dengan bearing.
Adalah sangat sulit sekali memeriksa isolasi bearing ini. Pengukuran yang bisa dilakukan adalah memasang megger 500 volt pada bearing dan bracket bearing. Pembacaan 0.1 megohm atau lebih besar memperlihatkan bahwa isolasi bearing sudah memadai.

Pendektesi Kebocoran Bahan Pendingin.Pendektesi kebocoran bahan pendingin (pengindera kelembaban) ditempatkan pada saluran udara dingin setiap pendingin. Masing-masing pengindera dihubungkan kerele yang akan mentripkan sistem apabila nilai penyetelan rele dilampaui. Pengindera kelembaban tidak memerlukan perawatan selama kurang lebih dua tahun, kecuali jika elemennya terlalu kotor maka perlu dibersihkan, alat ini masih dapat bekerja dengan baik walaupun pada permukaannya terdapat debu.

REF Protection

REF Protection

Dari gambar ini anda mungkin akan timbul banyak pertanyaan, seperti simbol-simbol yang dipakai pada gambar ini yang mungkin berbeda dengan yang anda peroleh dari bangku sekolah atau kuliah.

Secara garis besar saya akan menjelaskan beberapa saja misalnya:

REF = Restrictive Earth Fault.

51 = overcurrent relay dengan time delay.

G = menunjukan bahwa untuk gangguan tanah.

NGR = neutral Grounding Resistor.

Selanjutnya jawab pertanyaan yang ada di forum dunia listrik.

Paralleling CTs

Paralleling CTs

Pada Gambar di bawah akan dijumpai beberapa proteksi differensial 87GT (erath fault protection), 51BB (partial bus protection), 87G (generator differential protection).
Kira-kira menurut anda bagaimana cara menghubung CT tersebut untuk mendapatkan skema proteksi yang benar.

MTM Single Line Diagram

MTM Single Line Diagram

Pendahuluan
Kalau melihat Main-Tie-Main (MTM) one line diagram bulam Dec 2009 versi bahasa inggris maka akan sangat membantu sekali memahami uraian di bawah ini.

Cara Membaca Gambar.
Bagi yang sudah sering melihat gambar seperti ini, tentunya bukanlah hal yang sukar bagaimana membaca gambar ini. Lain halnya bagi para insinyur atau enginer baru atau bagi mereka yang baru melihatnya, gambar tersebut tentunya tidak memberikan arti apa-apa.
Jadi untuk bisa membaca gambar tesbut, sebelumnya agar memahami:
1). legend atau simbol-simbol yang dipakai pada one line diagram (OLD) tersebut, misalnya symbol dari ANSI DEVICE No (misalnya 51 yang berarti Time Overcurrent Relay atau disebut TOCR), Legend Dari Manufacture (misalnya MICOM 143 yang berarti Relay buatan AREVA/ALSTOM), simbol trafo, Generator, circuit breaker, bus, kabel, busduct, trafo arus (CT), trafo tegangan (PT), instalasi tetap (Circuit breaker fixed installation), removeable CB (drawout type) dan lain-lain.
2). Memahami struktur jaringan.
3). Memahami philosopy dari sistem proteksi. Tentunya dari setiap relay yang dipasang pada struktur jaringan tersebut diharapkan mampu memenuhi keininginan dari rancangan yang telah dibuat.
Misalnya:
Relay Differential Transformer (Relay diferensial trafo yang dinyatakan dalam ANSI Device No. sebagai relay 87T dari MICOM631). Kenapa pakai relay differensial? Padahal sudah ada relay 50/51, 50N (50 ANSI Device untuk menunujukan relay Instantaneous Overcurrent Relay) dan lain-lain.
Disisi Sekunder (6.6 kV)dilengkapi dengan MICOM P143 (manufacture legend). Relay ini mempunyai bebarapa relay seperti TOCR 51. Disini ada relay 51N (ANSI Device No. yang menunujukan TOCR untuk melindungi peralatan terhadap gangguan tanah di sisi sekunder trafo, tidak memproteksi sisi primer trafo.
Baik Micom P127 maupun P143 dijumpai relay 27 (relay undervoltage relay). Apa fungsi relay 27?
Kemudian kita lihat ada ANSI Device No. 86 (lock out relay)? Perhatikan relay 86 yang beridiri sendiri. Relay ini berfungsi sebagai relay bantu yang ciri-cirinya sbb. Relay ini mampu dilalui arus pemutusan (tripping coil current) circuit breaker dan mempunyai banyak kontak yang dihubungkan keberbagai kondisi misalnya untuk membuka circuit breaker (CB) upstream dan downstream, meninitiate sequence event recorder atau anunciator kalau memang ada, pada penerapan tertentu untuk mengunci CB agar tidak bisa di Close kan jika masih ada gangguan.
Perhatikan MICOM P127.
Relay ini menerima input dari dua buah CT yaitu 800/1 dan 50/1. Nah yang 800/1 itu sebenarnya tiga buah CT yang menditeksi arus fasa A, Fasa B dan Fasa C. CT ini digunakan untuk IOCR dan TOCR. Sedangkan CT 50/1 disebut juga sebagai Current balance CT (CBCT) sebagai input relay 50N (pengaman arus lebih gangguan tanah). Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dari instruction manual relay MICOM P127.
Kemudian kita lihat simbol NC dekat simbol segiempat (circuit breaker 52-A dan 52-B) dan 52 T. Simbol 52-A dan 52-B yang masing-masing menyatakan incoming CB A dan CB-B. Antara CB-A dan CB-B ada 52-T (CB penghubung atau Tie Breaker). NC (normally closed) merupakan simbol dari kondisi operasi CB dalam keadaan normal atau tidak ada gangguan dalam kondisi tertutup. Sedangkan CB52T harusnya diberi simbol NO (normally open yang memperlihatkan dalam kondisi operasi normal CB ini dalam keadaan terbuka.
Sekarang kita lihat MICOM P143. Relay ini terdiri dari relay 51, 51N, 51G, 86, 74, 25 dll.
Relay 25 merupakan ANSI device No. untuk synchronizing check relay yang berfungsi sebagai salah satu syarat untuk mensinkronisasi antara bus A (incoming CB52-A) dan Bus B (incoming CB 52-B).
Untuk sementara saya cukupkan dulu sampai disini.

BOILER CAPACITY

BOILER CAPACITY

In every power station, Boiler Energy Needed depend on how much Generator load output andcoal heating value that must be selection. Rankine cycle heat balance mus be calculation first so main equipment (such as condenser & Turbine) of Power Station can be defined.

From output steam super-heater & re-heater condition and input steam economizer condition, also flue gas to air heater that absorb for air combustion, we could defined Boiler capacity for Generator output.

Proses Terjadinya Busur Api Pada Circuit Breaker

Proses Terjadinya Busur Api Pada Circuit Breaker

Pada waktu pemutusan atau penghubungan suatu rangkaian sistem tenaga listrik maka pada PMT (circuit breaker) akan terjadi busur api, hal tersebut terjadi karena pada saat kontak PMT dipisahkan , beda potensial diantara kontak akan menimbulkan medan elektrik diantara kontak tersebut, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah.

Arus yang sebelumnya mengalir pada kontak akan memanaskan kontak dan menghasilkan emisi thermis pada permukaan kontak. Sedangkan medan elektrik menimbulkan emisi medan tinggi pada kontak katoda (K). Kedua emisi ini menghasilkan elektron bebas yang sangat banyak dan bergerak menuju kontak anoda (A). Elektron-elektron ini membentur molekul netral media isolasi dikawasan positif, benturan-benturan ini akan menimbulkan proses ionisasi. Dengan demikian,jumlah elektron bebas yang menuju anoda akan semakin bertambah dan muncul ion positif hasil ionisasi yang bergerak menuju katoda, perpindahan elektron bebas ke anoda menimbulkan arus dan memanaskan kontak anoda.

Ion positif yang tiba di kontak katoda akan menimbulkan dua efek yang berbeda. Jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya tinggi, misalnya tungsten atau karbon, maka ion positif akan akan menimbulkan pemanasan di katoda. Akibatnya, emisi thermis semakin meningkat. Jika kontak terbuat dari bahan yang titik leburnya rendah, misal tembaga, ion positif akan menimbulkan emisi medan tinggi. Hasil emisi thermis ini dan emisi medan tinggi akan melanggengkan proses ionisasi, sehingga perpindahan muatan antar kontak terus berlangsung dan inilah yang disebut busur api.



Untuk memadamkan busur api tersebut perlu dilakukan usaha-usaha yang dapat menimbulkan proses deionisasi, antara lain dengan cara sebagai berikut:

1. Meniupkan udara ke sela kontak, sehingga partikel-partikel hasil ionisai dijauhkan dari sela kontak.
2. Menyemburkan minyak isolasi kebusur api untuk memberi peluang yang lebih besar bagi proses rekombinasi.
3. Memotong busur api dengan tabir isolasi atau tabir logam, sehingga memberi peluang yang lebih besar bagi proses rekombinasi.
4. Membuat medium pemisah kontak dari gas elektronegatif, sehingga elektron-elektron bebas tertangkap oleh molekul netral gas tersebut.

Jika pengurangan partikel bermuatan karena proses deionisasi lebih banyak daripada penambahan muatan karena proses ionisasi, maka busur api akan padam. Ketika busur api padam, di sela kontak akan tetap ada terpaan medan elektrik. Jika suatu saat terjadi terpaan medan elektrik yang lebih besar daripada kekuatan dielektrik media isolasi kontak, maka busur api akan terjadi lagi.

Power Station

Gogeneration