ANALISIS PENGARUH BEBAN TERHADAP EFISIENSI GENERATOR SINKRON PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) PANGKALAN SUSU

Transkripsi

1 ANALISIS PENGARUH BEBAN TERHADAP EFISIENSI GENERATOR SINKRON PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP (PLTU) PANGKALAN SUSU LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK oleh DIAN WINNY APNI JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015

2 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa melimpahkan curahan rahmat dan berkat-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya, Laporan Tugas Akhir ini berjudul Analisa Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Efisiensi Generator Sinkron pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) Pangkalan Susu. Laporan Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik. di dalam pengerjaan laporan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan yang besar dari banyak pihak. Sehingga penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada : 1. M. Syafruddin S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil S.T., M.T., selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Politenik Negeri Medan; 3. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Ir. Burhanuddin Tarigan, M.T., selaku dosen pembimbing penulis; 5. Ir. Rufinus Nainggolan, M.T., selaku wali kelas EN-6D; 6. Kedua Orang tua yang penulis sayangi dan cintai Ayahanda R. Sipayung dan Ibunda N. Girsang, Kakanda Nency Bella Donna, S.Pd dan adikku Juan Andreass Sipayung, Kanigah Y Naibaho,A.Md., Abang Ivan Lendy Sinambela, Abang Amin O Sibuea, Abang Swandi F Tambunan, Abang Presto Sitompul, Abang Welsin T Sidabutar, Abang Otanta O Sembiring, Esra Nurcahaya Rajagukguk, Esra Tampubolon, Novi Yanti Sihotang, Hetty Veronika Sinaga dan seluruh keluarga yang selalu mencurahkan doa dan cinta serta dukungan kepada penulis; V

3 7. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 8. Seluruh staf dan pegawai PLTU Pangkalan Susu, terutama untuk Bapak Sandi Anugraha selaku pembimbing dalam pengambilan riset data di PLTU Pangkalan Susu; 9. Rekan-rekan mahasiswa/i Teknik Konversi Energi angkatan 2012, terkhusus untuk kelas En-6D yang penulis cintai dan banggakan terimakasih atas semua bantuan dan semangat yang diberikan selama mengerjakan tugas akhir ini; 10. Semua orang yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini masih terdapat kesalahan dan untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun. Medan, 14 Agustus 2015 Hormat Penulis, Dian Winny Apni NIM V

4 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv KATA PENGANTAR... v DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR.... viii INTI SARI... ix ABSTRACT... x BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Tugas Akhir Maanfaat Tugas Akhir Batasan Masalah Teknik Pengumpulan Data Sistematika Penulisan... 4 BAB 2 DASAR TEORI 2.1. Umum Kontruksi Generator Sinkron Prinsip Kerja Generator Sinkron Reaksi Jangkar Generator Sinkron Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron... 18

5 2.6.Karakteristik Beban Generator Sinkron Karakteristik Tanpa Beban Karakteristik Berbeban Diagram Fasor Generator Sinkron Daya Generator Sinkron Daya Semu (apparent power) Daya Akitif (Active Power) Daya Reaktif (Reactive Power) Faktor Daya Sistem Eksitasi Generator Sinkron Sistem Eksitasi Menggunakan Sikat Sistem Eksitasi Tanpa Sikat Rugi- Rugi Eksitasi Generator Sinkron Rugi- Rugi Tembaga Rugi- Rugi Sikat Rugi- Rugi Inti Rugi- Rugi Mekanis Rugi- Rugi Beban Stray (Stray Load) Efisiensi Generator Sinkron BAB 3 SISTEM PEMBANGKITAN PLTU PANGKALAN SUSU 3.1.Tinjauan Umum Perusahaan Sejarah Perusahan Lokasi Perusahaan Visi dan Misi Perusahaan Ruang Lingkup Perusahaan Pembangkitan Daya Listrik Siklus Rankine Dalam Proses Pembangkitan Penggerak Mula Generator Sinkron Generator sinkron PLTU Pangkalan Susu... 50

6 BAB 4 ANALISA DATA 4.1.Data Generator, Exciter dan Turbin di PLTU Pangkalan Susu Analisa Data Perhitungan Daya Keluaran (P out ) pada Data Harian (logsheet) Generator di PLTU Pangkalan Susu Perhitungan Daya Masukkan (P in ) pada Data Harian (logsheet) Generator di PLTU Pangkalan Susu Perhitungan Efisiensi Generator pada Data Harian (logsheet) Generator di PLTU Pangkalan Susu BAB 5 PENUTUP 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

7 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Data Spesifikasi Turbin Pada PLTU Pangkalan Susu Tabel 3.3 Data Spesifikasi Generator Sinkron Pada PLTU Pangkalan Susu Tabel 4.1 Data Spesifikasi Generator Pada PLTU Pangkalan Susu Tabel 4.2 Data Spesifikasi Turbin Pada PLTU Pangkalan Susu Tabel 4.3 Data spesifikasi Exciter Pada PLTU Pangkalan Susu Tabel 4.4 Data Logsheet Monitoring Output Harian PLTU PangkalanSusu...55 Tabel 4.5 Data hasilanalisaperhitungan output...56 Tabel 4.6 Data Logsheetmonotoringlaju uap steam (m s ) turbin uap PLTU Pangkalan Susu...58 Tabel 4.7 Data LogsheetmonotoringTemperatur Tekanan padaturbin uap PLTU Pangkalan Susu Tabel 4.8 Data hasil efisiensi generator pada PLTU Pangkalan Susu vii

8 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Generator Sinkron... 6 Gambar 2.2 Konstruksi Generator Sinkron Secara Umum... 7 Gambar 2.3 Rotor Kutub Menonjol Generator Sinkron... 8 Gambar 2.4 Rotor Kutub Silinder Generator Sinkron... 9 Gambar 2.5 Inti Stator dan Alur Pada Stator Gambar 2.6.a Alur Terbuka Gambar 2.6.b Alur Setengah Terbuka Gambar 2.6.c Alur Tertutup Gambar 2.7 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa Gambar 2.8 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa Gambar 2.9 Model Reaksi Jangkar Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Gambar 2.11 Karakteristik Generator Tanpa Beban Gambar 2.12 Generator Beroperasi Tanpa Beban Gambar 2.13 Gambar Rangkaian Ekivalen Generator Berbeban Gambar 2.14.a Bentuk Gelombang Resistif Gambar 2.14.b Bentuk Gelombang Induktif Gambar 2.14.c Bentuk Gelombang Kapasitif Gambar 2.15 Diagram Fasor Generator Sinkron (a) Beban Resistif, (b) Beban Induktif dan (c) Beban Kapasitif Gambar 2.16 Segitiga Daya Gambar 2.17 Sistem Eksitasi Statik Gambar 2.18 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Phasa viii

9 Gambar 2.19 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanen Magnet Generator Gambar 2.20 Perputaran Jangkar di Dalam Medan Magnet Stator Gambar 3.1 PLTU Pangkalan Susu Gambar 3.2 Peta Lokasi PLTU Pangkalan Susu Gambar 3.4 Proses Konversi Energi Pada PLTU Gambar 3.5 Gambaran Siklus PLTU Pangkalan Susu Gambar 3.6 Siklus Rankine PLTU Gambar 3.7 Skema Siklus Pembangkitan Daya Listrik PLTU Gambar 3.8 Turbin Uap PLTU Pangkalan Susu Gambar 3.9 Diagram Temperatur Entalpi Siklus Rankine Gambar 3.10 Generator Sinkron PLTU Pangkalan Susu Gambar 4.1 Generator sinkron PLTU Pangakalan Susu Gambar 4.2 Turbin pada PLTU Pangkalan Susu Gambar 4.3 Siklus Rankine Gambar 4.4 Diagram T S Gambar 4.5 Grafik Perbandingan antara Turbin P out dan P in Gambar 4.6 Grafik Perbandingan antara Arus Beban Terhadap Efisiensi Gambar 4.7 Grafik Perbandingan antara Turbin P out, P in dan Efisiensi Generator Sinkron viii

10 INTI SARI Generator adalah salah satu jenis mesin listrik yang digunakan sebagai alat pembangkit energi listrik dengan cara menkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik. Pada PLTU Pangkalan susu penggerak mula yang dari generator adalah turbin uap yang dikopel seporos dengan generator. Generator yang di gunakan yaitu generator sinkron 3 phase dengan hubungan YY. Arus listrik mengalir saat generator terhubung ke beban. Besamya arus listrik yang mengalir tergantung pada besarnya hambatan listrik (resistansi) pada beban Turbin uap sebagai penggerak mula generator. Pengoperasian generator dituntut suatu kestabilan agar kinerja generator menjadi optimal. Kestabilan generator dapat dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu beban, arus eksitasi, faktor daya, jumlah putaran generator, dan lain sebagainya. Perubahan beban menyebabkan ketidakstabilan generator yang mempengaruhi efisiensi generator. Tujuan tugas akhir ini adalah untuk menganalisa pengaruh perubahan beban terhadap efisiensi generator sinkron tiga fasa. Dari hasil analisa diperoleh bahwa semakin bertambahnya daya masukkan dari generator maka efisiensi semakin besar, dimana efisiensi tertinggi yang diperoleh 88, 812 % dan efisiensi terendah adalah 71,82%. Kata Kunci: Genearator Sinkron, Beban, Efisiensi generator sinkron, PLTU ix

11 ABSTRACT Generator is one type of electric machine used as a means of generating electrical power by means conversion mechanical energy into electrical energy. At the power plant the prime movers milk base of steam turbine generator is coupled to the generator seporos. Generators are in use that is 3 phase synchronous generator with YY relationship. An electric current flows when the generator is connected to the load. The magnitude of electric current that flows depends on the magnitude of the electrical resistance (resistance) in the load as prime movers steam turbine generator. A stable operation of the generator required for the performance of the generator to be optimal. The stability of the generator can be affected by several things, namely burden, excitation current, power factor, the number of turns a generator, and so forth. Generator load changes lead to instability affecting the efficiency of the generator. The purpose of this thesis was to analyze the influence of load changes on the efficiency of the three-phase synchronous generator. From the analysis showed that the increasing power of the generator then enter the greater efficiency, where the highest efficiency obtained 88, 812% and the lowest efficiency is 71.82%. Keywords: Genearator Sync, Expense, efficiency synchronous generator, PLTU x