Reverse Power Pada Generator

Hallo teman - teman, ketemu lagi dengan tulisan - tulisan dhevils mechanic yang tentu tak jauh membahas dunia mechanic Oil and Gas Industry, dan sebagai mechanic kita harus juga memahami bagaimana prinsip kerja dari generator. nah seperti apa kisah kita terkait generator? ikuti terus yuk tulisan dhevils mechanic kali ini yang diambil dari beberapa literature dan pengalaman kerja dhevils mechanic.

Generator adalah alat yang dapat memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik. Umumnya generator adalah menggunakan induksi elektromagnetik. Bila disederhanakan, generator adalah mesin dengan energi gerak (mekanik) dan mampu mengubahnya menjadi energi listrik (elektrik).

Alat generator adalah sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Generator adalah bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul GGL (Gaya Gerak Listrik) induksi.

Mengenal Prinsip Kerja Generator

Dalam jurnal yang diterbitkan Politeknik Negeri Sriwijaya, dijelaskan bahwa prinsip dasar generator adalah arus bolak-balik.

Prinsip generator adalah menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Besar tegangan generator adalah sangat bergantung pada:

1. Kecepatan putaran (N)

2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z)

3. Banyaknya fluks magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)

4. Konstruksi Generator

Dijelaskan pula jumlah kutub generator arus bolak-balik tergantung dari kecepatan rotor dan frekuensi dari GGL yang dibangkitkan. Hubungan tersebut dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

F = p.n/120

Keterangan:

f = frekuensi tegangan (Hz)

p = jumlah kutub pada rotor

n = kecepatan rotor (rpm)

Cara Kerja Generator

Generator adalah perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sebenarnya, generator adalah tidak menciptakan energi listrik, melainkan hanya menggunakan energi mekanis yang dipasok untuk mengerakkan muatan listrik.

Prinsip kerja generator adalah sinkron berdasarkan induksi elektromagnetik, setelah rotor diputarkan oleh penggerak mula (prime mover), maka kutub-kutub pada rotor akan berputar.

Apabila kumparan kutub disuplai oleh tegangan searah, pada permukaan kutub akan timbul medan magnit yang berputar. Sementara itu, generator modern bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Prinsip generator ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Faraday menemukan bahwa aliran listrik dapat diinduksi dengan menggerakkan konduktor listrik, seperti kawat yang mengandung muatan listrik, ke dalam medan magnet.

Secara umum, gerakan ini dapat menciptakan perbedaan tegangan antara kedua ujung kabel atau penghantar listrik, yang nantinya terjadi muatan listrik mengalir dan menghasilkan arus listrik.

Konstruksi Generator

Dalam jurnal yang diterbitkan Politeknik Negeri Sriwijaya, dijelaskan bahwa konstruksi generator terdiri dari empat bagian utama. Berikut penjelasannya:

1. Stator

Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator.

2. Rotor

Rotor merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnet yang menginduksikan ke stator. Rotor berbentuk kutub sepatu atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).

3. Rangka Stator

Rangka stator di buat dari besi tuang. Rangka stator merupakan rumah dari bagian-bagian generator yang lain.

4. Slip Ring atau Cincin Geser

Slip ring atau cincin geser di buat dari bahan kuningan atau tembaga yang di pasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor.

Reverse power biasanya digunakan untuk menjelaskan mengenai fenomena perubahan unjuk kerja dari generator menjadi motor.

jadi dalam kejadian ini, sebuah generator yang tadinya menghasilkan daya listrik, berubah menjadi menggunakan daya listrik, dengan kata lain generator menjadi motor listrik. Hal ini bisa terjadi karena pada dasarnya antara generator dan motor memiliki konstruksi yang sama dan jika:

1. generator dihubungkan paralel atau bergabung dalam suatu jaringan dengan generator lain.

2. torsi yang dihasilkan oleh penggerak mula (prime mover, dalam hal ini misalkan turbin uap, turbin air, atau mesin diesel) lebih kecil dari torsi yang dibutuhkan untuk menjaga agar kecepatan rotornya berada pada kecepatan proporsionalnya (dengan referensi frekuensi sistem).

3. terjadi kehilangan torsi dari penggerak mulanya (dengan kata lain penggerak mulanya seperti turbin atau mesin diesel "TRIP" atau mengalami kegagalan operasi) dan generator masih terhubung dengan jaringan. Karena masih ada kecepatan sisa pada rotornya, sedangkan disisi statornya ada tegangan dari jaringan, sehingga tegangan di stator menginduksi ke lilitan rotor yang berputar.

Penyebab terjadinya Reverse Power

Kegagalan pada prime mover (penggerak utama) untuk sebuah pembangkit bisa saja disebabkan kurangnya bahan bakar untuk engine pembangkit tersebut, masalah pada pengaturan kecepatan engine atau breakdown pada engine itu sendiri. Ketika penggerak utama (prime mover) pada sebuah pembangkit yang bekerja paralel mengalami kegagalan, maka dapat timbul kondisi yang dikenal sebagai kondisi motoring. Yaitu kondisi dimana sebuah generator menyerap daya dari saluran utama (bus) dan beroperasi sebagai layaknya sebuah motor yang menggerakkan primemover (penggerak utama atau turbin). Sehingga jika sebelumnya primemover menggerakkan generator, maka pada kondisi ini primemover digerakan oleh generator yang telah bertindak sebagai sebuah motor.

Hal ini terjadi karena jika sebelumnya dalam kondisi sinkron , semua generator yang bekerja secara paralel akan memiliki frekuensi yang sama. Ketika terjadi penurunan frekuensi pada salah satu generator, akan menyebabkan sumber daya dari generator yang lain akan mengalirkan/memompakan daya ke generator yang mengalami penurunan frekuensi. Aliran daya listrik dengan arah yang berlawanan dari seharusnya pada generator yang bermasalah tersebut dikenal sebagai reverse power.

Reverse power juga bisa terjadi ketika frekuensi dari salah satu pembangkit yang akan sinkron (paralel) dengan saluran utama (bus) lebih rendah dari frekuensi saluran utama (bus). Ketika frekuensi pembangkit tersebut rendah, daya listrik akan mengalir dari bus menuju kepembangkit tersebut. Oleh karena itu, selama proses sinkronisasi (kerja paralel), frekuensi mesin sebuah pembangkit harus sedikit lebih tinggi dari frekuensi pada saluran utama (bus).

Dampak reverse power adalah sebagai berikut:

1. untuk diesel generator dapat terjadi ledakan pada ruang bakarnya karena adanya akumulasi bahan bakar yang tak terbakar sedangkan rotor terus berputar,

2. pada gas turbin juga akan merusak gearbox nya dan

3. pada hydro plant (turbin air) akan terjadi kavitasi.

Fungsi dan operasional Relay Reverse Power -

Sebuah relay reverse power merupakan relay untuk mendeteksi arah aliran daya yang biasanya digunakan untuk memonitor daya dari sebuah generator yang beroperasi secara paralel dengan generator yang lain atau paralel dengan jaringan utama (grid). Fungsi dari relay ini adalah untuk mencegah kondisi berbaliknya arah aliran daya sehingga mengalir dari bus (saluran utama) menuju kegenerator tersebut. Kondisi ini muncul karena terjadinya gangguan pada penggerak utama (prime mover seperti : turbin atau engine) dari salah satu generator yang bekerja paralel.

Inti dari semuanya, jika terjadi reverse power pada suatu unit pembangkit listrik adalah terjadi kerusakan pada peralatan penggerak mulanya (prime mover) atau turbinnya. oleh karena itu pada generator dipasang relay reverse power sebagai pengamannya, dan biasanya interlock dengan generator CB nya.

reverse power relay bekerja dengan mengukur komponen aktif arus beban, I x cos φ.

Ketika Generator beroperasi dan menghasilkan daya listrik maka komponen arus beban I x cos φ bernilai positif, sedangkan dalam kondisi reverse power maka komponen beban aktif I x cos φ akan berubah menjadi bernilai negatif. Dan jika nilai negatif ini melampaui set point dari relay, maka relay reverse power akan bekerja dan beberapa saat kemudian memerintahkan Circuit breaker untuk membuka.

Setting Relay Reverse Power

Sebuah relay reverse power biasanya diset pada 20% sampai 50% dari kemampuan generator tersebut apabila bertindak sebagai motor untuk menggerakan prime mover (penggerak utama : engine, turbin) ketika terjadi reverse power. Data setingan ini biasanya diperoleh dari produsen penggerak utama (turbin atau mesin) pembangkit tersebut.

Demikianlah sekelumit cerita terkait reverse power yang sering terjadi di generator set yang kita maintenance. Semoga dapat memabtu wawasan kita terkait hal ini.