Keterangan :
1. 1. Valve (Katup)
2. 2. Turbin
3. 3. Generator sinkron
4. 4. Sistem Eksitasi
5. AVR (Automatic Voltage Regulator)
1. 6. Sensor Tegangan
2. 7. Sensor frekuensi
3. 8. LFC ( Load Frequency Control)
4. 9. Governor
5. 10. Valve Control Mecanism/Fast Valving
Prinsip Kerja :
1. Katup (Valve)
Katup (Valve) merupakan peralatan mekanik yang bekerja menutup atau membuka aliran uap (steam) bertekanan yang masuk ke dalam turbin uap (steam turbin). Proses membuka dan menutupnya katup tersebut berlangsung secara otomatis oleh pengontrol katup.
Akibat dari katup yang dapat diatur tersebut, maka tekanan uap yang masuk menekan sudu-sudu urbin dapat pula diatur sehingga kecepatan poros turbin bergantung kepada seberapa besar pembukaan dan penutupan katup. Perlunya pengaturan kecepatan turbin tersebut karena kecenderungan putaran generator menjadi lambat ketika berbeban penuh sebaliknya menjadi cepat ketika beroperasi tanpa beban sehingga untuk menjaga putaran generator tetap konstan maka turbin harus bereaksi cepat atau lambat. Dimana reaksi turbin tersebut sangat tergantung kepada tekanan uap (steam pressure), sementara tekanan uap tergantung kepada buka tutupnya katup (valves).
2. Turbin (Turbines)
Misalkan Pembangkit listrik Tenaga Uap, maka Turbin yang digunakan yaitu turbin uap. Turbin uap (steam turbines) adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Adapun secara umum prinsip kerja turbin uap dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Uap masuk ke dalam turbin melalui nosel (penyemprot). Di dalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
2. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
3. Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.
3. Generator Sinkron
Generator serempak (sinkron) adalah mesin penghasil tenaga listrik dengan mengubah energy mekanik menjadi energy listrik dengan landasan hukum Faraday. Disebut serempak karena kecepatan putar medan magnet serempat dengan putaran rotornya. Prinsip kerjanya yaitu jika pada sekeliling penghantar terjadi perubahan medan magnet, maka pada penghantar tersebut akan dibangkitkan suatu gaya gerak listrik (GGL) yang sifatnya menentang perubahan medan tersebut. Untuk menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) tersebut diperlukan dua kategori masukan, yaitu:
1. Masukan tenaga mekanis yang akan dihasilkan oleh penggerak mula (prime mover).
2. Arus masukan (If) yang berupa arus searah yang akan menghasilkan medan magnet yang dapat diatur dengan mudah.
Untuk generator sinkron dengan daya besar umumnya disebut dengan nama alternator. Generator itu sendiri terdiri atas dua bagian besar yaitu : bagian yang bergerak (rotor) terdiri dari inti stator, belitan stator, alur dan rumah stator serta bagian yang diam (stator) terdiri dari inti kutub dan kumparan medan/penguat.
4. Sistem Eksitasi (Excitation System)
Eksitasi diperlukan untuk membangkitkan medan magnet yang cukup agar GGL dapat dibangkitkan. Eksitasi ini berupa arus searah, dengan demikian dibutuhkan suatu sumber DC agar arus eksitasi (arus penguatan) dapat dihasilkan secara kontinyu. Eksitasi itu sendiri terdiri atas sistem penguatan sendiri dan penguatan terpisah.
Perbedaan utama dari penguat sendiri dan penguat terpisah ini adalah sumber arus penguatannya. Pada penguat sendiri, arus penguatannya diperoleh dari output generator utama yang terlebih dulu disearahkan. Sedangkan penguat terpisah, arus penguatannya diperoleh dari sumber lain berupa generator DC ataupun AC yang terpisah dari generator utama.
5. Automatic Voltage Regulator (AVR)
Fungsi utama dari AVR adalah mengatur tegangan terminal generator dengan cara mengontrol besarnya arus eksitasi yang disuplai ke belitan medan generator. Secara umum dapat dijelaskan bahwa AVR bekerja berdasarkan perubahan tegangan terminal generator pada batas yang telah ditentukan. Perubahan tegangan tersebut dapat diketahui karena adanya pembanding dengan tegangan referensi Vref pada komparator. Perbedaan yang ada antara tegangan terminal generator dan tegangan referensi disebut dengan error ∆V. Berdasarkan error tersebut maka AVR secara otamatis akan memerintahkan penguat, apakah memperkecil arus penguat atau sebaliknya.
6. Sensor Tegangan (Voltage Sensor)
Sensor tegangan memiliki fungsi utama sebagai alat pengukuran untuk membaca setiap perubahan tegangan terminal generator. Sensor tegangan itu sendiri umumnya berupa trafo tegangan (potential transformer) yang tergabung dalam bagian alat pengukuran (measuring element) atau biasa juga disebut sebagai transducer. Jadi secara umum dapat dikatakan sensor tegangan akan mengubah level tegangan terminal generator ke level tegangan pengukuran yang lebih rendah untuk kemudian diteruskan ke AVR dimana output utama dari sensor tegangan ini adalah tegangan dan arus pada terminal generator.
7. Sensor Frekwensi (Frequency Sensor)
Sebagaimana yang telah dijelaskan di atas, maka sensor frekwensi tergabung bersama dalam satu measuring element dengan sensor tegangan tetapi memiliki fungsi yang berbeda. Fungsi utama sensor frekwensi ini adalah membaca setiap perubahan perubahan frekwensi sistem yang disebabkan oleh turunnya atau naiknya putaran generator. Jadi output utama dari sensor frekwensi ini adalah frekwensi dan daya aktif yang dibangkitkan oleh generator.
8. Load Frequency Control (LFC)
LFC bekerja secara bersamaan dengan sensor frekwensi dengan tujuan utamanya adalah menjaga agar frekwensi tetap sama sebagai ukuran dari perubahan daya aktif sistem. Oleh karena itu, pada LFC terdapat variabel daya aktif referensi Pref sehingga seperti pada AVR maka pada komparator akan terbaca seberapa besar perubahan daya aktif yang terjadi yang kemudian disebut sebagai error sebesar ∆P. Error inilah yang kemudian sebagai input utama dari governor.
9. Governor
Fungsi utama governor adalah untuk mengatur seberapa besar aliran fluida yang masuk ke turbin melalui mekanisme pembukaan katup (valves). Bekerjanya governor ini tergantung dari output LFC. Jadi jika AVR lebih berfungsi kepada sisi generator itu sendiri maka pada governor lebih mengarah kepada pengaturan kecepatan penggerak mula (prime mover).
10. Valve Control Mecanism/ Fast Valving
Mekanisme pengaturan katup (valve control mecanism) berfungsi untuk mengatur waktu membuka dan menutupnya katup fluida yang masuk ke dalam turbin. Atau dapat dikatakan bahwa mekanisme pengaturan katup merupakan bagian akhir dari rangkaian pengaturan daya aktif generator yang bekerja secara mekanik mengatur gerakan katup.
Reference :
· Power System Analysis, Saadat_Vol 2
· Power System Dinamics Stability and control
M.Syahwil
Postingan
