Makalah Seminar Kerja PraktekPENGUJIAN ROTOR DAN STATOR GENERATOR SINKRON 50 MW

DI PLTU UNIT 1 PT INDONESIA POWER SEMARANGEko Parjono (L2F 004 473)Email: echo_jhonthit@yahoo.com

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro

Abstrak Generator Sinkron memegang peranan yang sangat penting dalam produksi energi listrik di PTIndonesia Power Tambak Lorok Semarang. Generator ini digunakan untuk mengkonversi energi mekanikputaran dari turbin menjadi energi listrik. Kebanyakan tipe generator sinkron yang digunakan di PTIndonesia Power adalah generator sinkron dengan pendingin hidrogen, karena dengan pendingin hidrogenakan didapatkan kelembaban yang kecil / kering didalam generator. Untuk menjaga kehandalan sistem diperlukan perawatan dan pengujian secara berkala dengan tidakmengesampingkan system proteksinya. Generator sinkron dengan kapasitas besar membutuhkan perawatanataupun pengujian untuk menjaga agar tetap dapat beroperasi secara normal dan terhindar dari bermacammacam gangguan misalnya adalah vibrasi pada rotor, hubung singkat pada lilitan stator maupun rotor, dsb.Beberapa langkah dilakukan untuk meminimalisasi gangguan tersebut. Salah satunya adalah denganpengujian rotor dan stator yang terdiri dari banyak pengujian diantaranya adalah High Potensial Test,Megger Test , dan Balancing Voltage Rotor Test. Dalam kerja praktek ini, penulis ingin belajar tentang pengujian pada rotor dan stator generatorsinkron 50 MW dengan pendingin hidrogen. Dengan laporan ini, para mahasiswa dapat belajar jenis- jenispengujian pada generator sinkron dengan kapasitas daya besar dan mengetahui bagaimana cara melakukanpengujian pada rotor dan stator generator.

Kata kunci: Generator Sinkron, Proof Test, Analytical Test, Pengujian rotor dan stator.

I. PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang

Di dalam pusat pembangkitanterdapat generator yang digunakan untukmengkonversi energi dari energimekanik putar dari turbin ke energilistrik. Generator yang digunakandalam pusat listrik tenaga uap (PLTU)adalah generator sinkron. Di dalam PLTU,generator sinkron berperan penting bagikelangsungan operasi di dalampenyediaan listrik ke konsumen.Sedangkan, pada saat peralatan listriktersebut mengalami gangguanmisalnya hubung singkat padalilitannya dan sebagainya, makadiambil suatu tindakan preventif untukmengatasi gangguan tersebut. Untukmengatasi hal tersebut, mutlakdiperlukan suatu pemeliharaan. Salahsatu pemeliharaan tersebut adalahdengan pengujian pada rotor dan statorgenerator sinkron.

1.2 TujuanTujuan penulisan laporan ini adalah

untuk mempelajari pengujian yang dilakukanpada rotor dan stator generator sinkron 50MW di PLTU Unit 1 PT. Indonesia PowerTambak Lorok Semarang.

1.3 Batasan MasalahDalam penulisan makalah ini, penulis

hanya menjelaskan tentang pengujian yangdilakukan pada rotor dan stator generatorsinkron 50 MW yang meliputi atas Proof Testdan Analitycal Test, khususnya InsulationResistance/ Megger, Balancing Voltage RotorTest dan Tahanan Dalam (Rd) Rotor di PLTUUnit 1 PT. Indonesia Power Tambak LorokSemarang.

II. DASAR TEORI2.1 Spesifikasi Teknis Turbin dan

Generator PLTU Unit 1Generator sinkron adalah sebuah

peralatan listrik yang berfungsi untuk

mengubah energi gerak menjadi energilistrik AC. Besarnya kapasitas daya yangdihasilkan generator PLTU Unit 1 adalah50 MW. Berikut adalah data spesifikasiGenerator PLTU Unit 1.

Tabel 1. Data spesifikasi Generator PLTUUnit 1Jumlah 1 buah/ unitPabrik General Electric (GE)Nomor seri 316X150Jumlah kutup 2

Type Hidrogen cooled-generator

Suhu maksimum gaspendingin 46°C

Putaran 3000 rpmTegangan jangkar 11500 VTegangan eksitasi 250 VFaktor daya 0,85Rating KVA 62500Kapasitas KVA 57500

Sedangkan, sebagai penggerak mulaatau prime mover adalah turbin uapgenerator merk General Electric denganspesifikasi listrik sebagai berikut (tabel 2):

Tabel 2. Data turbin uap

Jumlah 1 buah/ unitPabrik General Electric

Nomor seri 197709

Rating 50001 KW

Steam ConditionsPressure 88,90 kg/cm2

Temperatur 5100C

Exhaust Pressure 87,87 mm.Hg abs

Putaran 3000 rpm

2.2 Generator Sinkron2.2.1 Dasar Teori

Generator sinkron atau alternatorberfungsi untuk mengubah energi gerak(mekanis) menjadi energi listrik ACdimana kecepatan putaran medan dankecepatan putaran rotornya sama atautidak ada slip. Kumparan medan generatorsinkron terletak pada rotornya sedangkankumparan jangkarnya terletak pada stator.

Prinsip kerja generator sinkron adalahmenggunakan prinsip induksi elektromagnetikdimana disini rotor berlaku sebagai kumparanmedan (yang menghasilkan medan magnet)dan akan menginduksi stator sebagaikumparan jangkar yang akan menghasilkanenergi listrik. Pada belitan rotor diberi aruseksitasi DC yang akan menciptakan medanmagnet. Rotor ini dikopel dengan turbin putardan ikut berputar sehingga akan menghasilkanmedan magnet putar. Medan magnet putar iniakan memotong kumparan jangkar yangberada di stator. Oleh karena adanyaperubahan fluks magnetik pada tiap waktunyamaka pada kumparan jangkar akan mengalirgaya gerak listrik yang diinduksikan olehrotor.

2.2.2 Konstruksi Generator SinkronDalam semua generator bolak-balik

medan diletakkan pada bagian yang berputaratau rotor, dan lilitan jangkar pada bagianyang diam atau stator dari mesin.

Medan yang berputar dicatu/dieksitasidengan arus searah melalui cincin slip dansikat-sikat, atau melalui hubungan kabellangsung antara medan dan penyearah yangberputar jika digunakan sistem eksitasi tanpasikat-sikat (brushless).

Ada dua jenis yang berbeda daristruktur medan generator sinkron, yaitu tipekutub-sepatu (salient) dan silinder.§ Rotor tipe kutub-sepatu

Generator kepesatan rendah yangdigerakkan oleh mesin diesel atau turbin airmempunyai rotor dengan kutub medan yangmenonjol atau kutub medan sepatu sepertirotor yang ditunjukkan dalam gambar 2.

Gambar 2. Rotor kutub sepatu untuk generatorsinkron kepesatan rendah§ Rotor tipe silinder

Generator kepesatan tinggi atau tipeturbo mempunyai rotor silinder seperti yangditunjukkan dalam gambar 3. Rotor yang

ditunjukkan pada gambar 2 dirancanguntuk bekerja pada 3000 rpm. Konstruksisilinder penting dalam mesin kepesatantinggi karena tipe kutub sepatu sukardibuat untuk menahan tekanan padakepesatan tinggi. Generator sinkrondengan konstruksi rotor silinderdigerakkan oleh turbin uap atau gas.

Gambar 3. Rotor tipe silinder untuk generatorsinkron 3000 rpm

2.2.3 Memparalelkan GeneratorJika beban pada stasiun pembangkit

menjadi sedemikian besar sehingga nilai(rating) generator yang sedang bekerjadilampaui, maka perlu penambahangenerator lain secara paralel untukmenaikkan penyediaan daya dari stasiunpembangkit tersebut.

Sebelum dua generator sinkrondiparalelkan harus dipenuhi beberapasyarat – syarat berikut ini:

1. Urutan fasanya harus sama2. Tegangan terminalnya harus sama3. Tegangannya harus sefase4. Frekuensinya harus sama

Jika dua generator beroperasi danpersyaratan ini dipenuhi maka dikatakandalam keadaan sinkron. Operasi agarmesin dalam keadaan sinkron dinamakanpenyinkronan.

2.2.4 Ayunan (Swing)Generator sinkron yang bekerja

paralel mempunyai kecenderungan untukberayun (swing). Jika kopel penggerakyang dikenakan pada generator berdenyut,seperti yang dihasilkan oleh mesin diesel,rotor generator dapat tertarik maju ataumundur secara periodik dari posisinormalnya ketika berputar. Aksi osilasi inidinamakan ayunan atau hunting. Dayaosilasi ini menjadi kumulatif dan cukupkuat untuk menyebabkan generatormenjadi tak sinkron.

Lilitan peredam, kerap kali disebutlilitan amortisseur atau damper winding,dipasang pada permukaan beberapa rotorgenerator untuk mengurangi kecenderunganberayun. Rotor yang ditunjukkan dalamgambar 2 dilengkapi dengan lilitan peredamyang terdiri dari konduktor yang dihubungsingkat dan dibenamkan pada muka kutub.Jika ayunan terjadi, ada pergeseran fluksijangkar melewati muka kutub, sehinggamenginduksikan arus dalam lilitan peredam.Karena setiap arus induksi melawan aksi yangmenimbulkannya, aksi ayunan dilawan olehaliran arus induksi. Generator yang digerakkanoleh turbin uap umumnya tidak mempuyaikecenderungan berayun karena kopel yangdikenakan tidak berdenyut.

III. ISI3.1 Sistem Isolasi Lilitan Rotor dan

StatorSistem isolasi generator

menggabungkan beberapa material berbedauntuk memproteksi lilitan medan dan lilitanstator, sehingga bagian utama sistemmelibatkan banyak pengujian untukmendapatkan batasan – batasan isolasi. Inimeliputi kekuatan dielektrik yang telahberhasil dengan menggunakan mika dalambermacam – macam bentuk. Generator yangdisusun dengan isolasi lilitan asphalt-mikamempunyai sejarah dapat menyerapkelembaban yang dalam beberapa kasusmembutuhkan pengeringan lilitan untukmendapatkan level resistansi isolasi yangmemuaskan. Sekarang lilitan menggunakanisolasi epoxy-mica karena mempunyaikekuatan mekanik dan kekedapan terhadap air,oli atau kontaminasi lain terhadap isolasi, yangditimbulkan selama kondisi abnormal.

Gambar 4. Sistem isolasi pada lilitan statorgenerator

Gambar 5. Sistem isolasi pada lilitan rotorgenerator

Fungsi utama isolasi adalahmembatasi tegangan pada isolasi, jikategangan yang berlebihan diterapkan padalilitan, stress tegangan akanmengakibatkan pemanasan pada isolasidan dapat mengakibatkan kerusakan. Mempertahankan kekompakandan kualitas sistem isolasi adalah sangatpenting terhadap pemanasan, kehampaan,kerusakan mekanis atau ketidaknormalanlain yang mengakibatkan kelemahanterhadap isolasi.

3.2 Pengujian Rotor dan StatorAda beberapa pengujian pada sistem

isolasi untuk mengevaluasi kekuatandielektrik untuk menjamin keandalan.Perbedaan dari satu pengujian kepengujian yang lain adalah perbedaanlevel tegangan yang diterapkan,pengukuran dan penunjukkan hasil.

Secara garis besar pengujian rotordan stator pada generator dibagi atas duakategori yaitu Proof test dan Analyticaltest.3.2.1 Proof Test

Proof test yaitu pengujian yangmenggunakan level tegangan yang lebihtinggi daripada tegangan kerja.

Argumen yang sering digunakandalam pengujian tegangan lebih adalahmungkin akan menimbulkan breakdownpada lilitan. Breakdown biasanya mengalirselama kondisi beban puncak. Jika satuatau lebih titik lemah pada lilitan mengalirgangguan, ini kemudian akan menjadi titikgrounding dari lilitan, menggantikannetral dan kemudian menerapkan teganganyang besar ke bagian lain lilitan.Breakdown susulan dapat mengalirkemudian, dimana dapat menghasilkanarus sirkulasi yang tinggi seperti gangguanfasa ke fasa. Ini akan menghasilkan

kerusakan inti, yang mengharuskan intidiperbaiki dan kemungkinan seluruhnyadiganti lilitannnya. Tujuan dari pengujian iniadalah untuk mencari kelemahan, dankemungkinan breakdown. Contoh proof testpada generator adalah pengujian HighPotensial Test.

3.2.2 Analytical TestAnalytical test yaitu pengujian dengan

menggunakan level tegangan yang biasanyadibawah tegangan kerja.

Beberapa diantaranya jenis – jenisanalytical test adalah sebagai berikut :a. Insulation Resistance Test / Megger Testb. DC Leakagec. Dissipation Factord. Balancing Voltage Rotor Teste. Tahanan Dalam (Rd) Rotorf. Partial Discharge Test Pengujian pada peralatan berdasarkanstandar ANSI dan dilakukan oleh perusahaansebelum pengiriman. Jika pengguna memilihmenggunakan pengujian tambahan padaperalatan, juga harus berdasarkan standar yangdipublikasikan oleh ANSI.

3.3 Ulasan Pengujian3.3.1 High Potensial Test

High Potensial Test atau Hi-Pot Testpaling umum diterapkan pada lilitan statorgenerator untuk mencari kerusakan padalilitan. Pengujian ini merupakan pengujianyang dimaksudkan untuk memperkirakankekuatan dielektrik isolasi dari lilitan statorgenerator.

Prinsip kerja pengujian ini adalah jikaada kerusakan isolasi yang cukup besar,tegangan yang cukup besar diterapkan padalilitan maka akan mengakibatkan breakdownpada isolasi tersebut, pengujian ini jarangdilakukan karena sifatnya merusak sehinggaperlu melilit ulang rotor atau stator jika terjadibreakdown. Selama pengujian masing – masing fasaterpisah, salah satu fasa dites sedangkan duafasa lainya digroundkan. High Potensial Test dapatdiklasifikasikan dalam tiga kategori :

3.3.1.1 AC High Potensial TestAC High Potensial Test /AC Hi-Pot

Test atau pengujian tegangan 50/60 hertzadalah pengujian dengan menggunakantegangan pengujian normal 50/60 hertz.

Tegangan yang diterapkan dalampengujian AC Hi-Pot Test adalah sebesarsatu setengah kali dari tegangan line-to-line RMS generator (1,5E) untukkeserasian dengan peralatan dan setelahpenggantian kumparan atau bar dipasang,sedangkan pada saat sebelum penggantiankumparan dipasang adalah sebesar 1,5 E +2000.

3.3.1.2 Very-Low-Frequency TestVoltageVery-Low-Frequency Test Voltage

atau VLF Test Voltage adalah pengujiandengan menggunakan tegangan frekuensi0.1 hertz.

Tegangan pada pengujian 0,1 hertzharus 15% lebih besar daripada nilai RMStegangan pada pengujian AC Hi-Pot Test.

3.3.1.3 DC High Potensial TestPada Hi-Pot Test selain dengan

menggunakan tegangan AC juga dapatdengan menggunakan tegangan DC ataubiasa disebut dengan DC Hi-Pot Test.

Besarnya tegangan pengujian DCseharusnya 70 % lebih besar daripadategangan RMS pengujian AC Hi-Pot Test.Tabel 3. Tegangan yang digunakan pada Hi-Pot Test

Dimana E :Tegangan RMS line-to-linegenerator

3.3.2 Insulation Resistance TestInsulation Resistance Test/Megger Test

merupakan pengujian yang paling mudah dansederhana untuk menentukan kemampuanisolasi. Megger Test ini dilakukan pada rotordan stator generator, selain itu juga dapatditerapkan pada semua mesin atau lilitan.Peralatan yang digunakan untuk pengujian inidisebut Mega Ohm Meter atau Megger Testeratau Megger saja. Indeks yang biasa digunakan dalammenunjukkan pembacaan megger dikenalsebagai dielectric absorbtion, yang diperolehdengan pembacaan yang berkelanjutan untukperiode waktu yang lebih lama. Jika pengujianberkelanjutan untuk periode selama 10 menit,megger akan mempunyai kemampuan untukmempolarisasikan atau mencharge kapasitansitinggi ke isolasi stator, dan pembacaanresistansi akan meningkat jika isolasi bersihdan kering. Rasio pembacaan 10 menitdibandingkan pembacaan 1 menit dikenalsebagai Polarization Index atau IndeksPolarisasi (IP). Nilai Indeks polarisasi adalah2,5 atau lebih tinggi pada stator dan 1,25 ataulebih tinggi pada rotor/medan.

Hasilnya mengindikasikan apakah adaatau tidak bagian lilitan yang terhubungsingkat pada atau disekitar sistem isolasi. JikaIP terlalu rendah ini mengindikasikan bahwalilitan mungkin terkontaminasi oli, kotoran,serangga, atau terbasahi oleh air.

Besarnya Polarization Index (IP) dapatdirumuskan sebagai berikut :

menit

menit

RRIP

1

10=

Pembacaan megger yang sangat rendahdan juga indeks polarisasi yang kecil biasanyamengindikasikan adanya kelembaban danpengeringan harus segera dilakukan.

Secara garis besar megger padagenerator dibagi menjadi dua yaitu meggerstator dan megger rotor.yang membedakanadalah tegangan yang diterapkan.

Berdasarkan standar IEEE no 43-2000besarnya tegangan yang diterapkan untukpengujian berdasarkan tegangan kerja padalilitan generator dapat dilihat pada tabel 4.

Pengujian TeganganPengujian50/60-Hertz AC(RMS)

TeganganPengujian0,1-HertzAC(puncak)

TeganganPengujianDC

Sebelumpenggantiankumparan

1,5 E +2000 xx 15,12

)20005,1( +E

1.7x(1,5E) =2,25E

Keserasiandenganperalatan

1,5 E 15,12x)5,1( Ex

1.7x(1,5E) =2,25E

Setelahpenggantiankumparan

1,5 E 15,12x)5,1( Ex

1.7x(1,5E) =2,25E

Tabel 4. Tegangan DC yang diterapkan untukpengujian megger berdasarkan tegangan kerjalilitan.VAC(tegangan kerjalilitan (line-to-line))

VDC(tegangan DCyang diterapkan)

<100 5001000 – 2500 500 – 10002501 – 5000 1000 – 25005001 – 12000 2500 – 5000>12000 5000 -10000

Alat yang digunakan dalam meggeradalah Metriso 5000A dengan teganganyang diterapkan untuk megger statorsebesar 5000 Volt DC sedangkan dalammegger rotor tegangan yang diterapkanadalah 500 Volt DC karena melihatkemampuan rotor untuk menahantegangan.

3.3.2.1 Megger StatorSecara garis besar megger stator

sendiri dibagi menjadi dua yaitu meggerfasa ke fasa dan fasa ke ground. Berikutadalah rangkaian megger stator :

Gambar 6. Rangkaian megger stator fasa –ground

Gambar 7. Rangkaian megger stator fasa –fasa

Dalam pengukuran megger statortidak hanya dilakukan sekali saja,pengukuran megger stator tersebutdilakukan berdasarkan suatutahapan/proses.§ Megger awal stator

§ Megger stator sebelum penambahanresin

§ Megger stator setelah penambahan resin§ Megger stator sebelum divarnis§ Megger stator setelah rotor dimasukkan§ Megger stator sebelum busbar di

connectMaksud megger stator yang

berkelanjutan ini dimaksudkan untukmemastikan bahwa kelembaban lilitan statortetap terjaga dan tidak terjadi hubung singkatatau kerusakan isolasi selama prosesperawatan. Jika dalam proses didapatkan nilaiindeks polarisasi (IP) yang terlalu kecil itumengisyaratkan bahwa stator terlalu lembabmaka perlu dipanasi dengan lampu halogen.

Tabel 5. Megger fasa – ground stator sebelumbusbar di connect.R (G ) S (G ) T (G )

0,95 0,75 0,6

Tabel 6. Megger fasa – fasa stator sebelum busbardi connect.R - S,T-Ground(G )

R - T ,S-Ground(G )

S - T,R-Ground(G )

1,7 1,5 1,7

Megger stator sebelum busbar diconnect ini dimaksudkan untuk memastikanbahwa lilitan stator tidak ada yang mengalamihubung singkat. Apabila terjadi hubungsingkat pada lilitan maka pada megger akanmenghasilkan nilai hambatan sebesar nol (Z=0).

Dengan hasil IP seperti pengujian diatasmaka stator masih lembab sehingga perludikeringkan supaya dapat didapatkan nilai IPyang sesuai. Kelembaban sangatmempengaruhi nilai IP karena resistansi padaawal pertama besar dan hanya meningkatsedikit pada saat menit ke-10 sehinggadidapatkan IP yang kecil. Ini berbeda padasaat kondisi kering pada saat awal menitpertama nilai resistansi kecil dan meningkatsecara bertahap sampai menit ke 10 sehinggaakan didapatkan nilai IP yang bagus. Selain dengan menggunakan acuanindeks polarisasi sebagai penentu apakahlilitan generator dalam keadaan lembab atau

mengalami hubung singkat juga dapatdigunakan acuan berdasarkan nilairesistansi minimum dengan syaratbesarnya nilai resistansinya adalah sebesartegangan operasi dalam KV ditambah 1untuk kemudian dikalikan dengan 100

yang dapat dirumuskan sbb :Ω+= MxVrmsR .100)1(min

Dimana :Rmin : resistansi minimum lilitan (M )Vrms : tegangan rms dalam KV (line-to-line) Contoh pada generator 50 MWdengan tegangan operasi 11,5 KV makaresistansi minimumnya adalah sebesar :Rmin = (11,5 + 1) x 100 M = 1250 M = 1,25 G

3.3.2.2 Megger Rotor Pada Megger rotor tegangan yangdikenakan tidak boleh besar karena akanmerusak isolasi pada rotor, karenategangan yang dapat ditahan rotor terbatasmenyesuaikan tegangan eksitasinya. Padamegger rotor ini digunakan tegangansebesar 500 V DC.

Gambar 8. Rangkaian Megger rotor Berdasarkan tahapannya meggerrotor pada saat overhaul tidak jauhberbeda dengan megger stator, berikuttahapan megger rotor :§ Megger awal rotor§ Megger rotor (sebelum Retaining

Ring di lepas)§ Megger rotor sebelum injeksi DC

(Retaining Ring dilepas)§ Megger rotor (setelah Retaining

Ring masuk)§ Cek Megger rotor (Retaining Ring

masuk)Megger awal rotor ini dilakukan

ketika rotor baru saja dikeluarkan dari

generator sebelum dilakukan sebelum heatingdan cleaning.Tabel 7. Megger awal rotorCuaca setelah hujan ( 29 °C )Tegangan 500 VWaktu ( t ) 1 menitHasil Z = 800 M

Resistansi rotor dan stator sangatdipengaruhi oleh kelembaban disekitarnyakarena akan mempengaruhi kelembabanlilitan, semakin besar kelembaban makaimpedansi semakin besar.Tabel 8. Megger rotor sebelum Retaining Ring dilepasCuaca mendung (30 °C)Tegangan 500 VWaktu ( t ) 1 menitMegger Rotor Z = 2,5 GMegger Rotor diberi Resin Z = 1 G

Tabel 9. Megger rotor setelah Retaining RingmasukCuaca Mendung (30 °C)Tegangan 500 VWaktu ( t ) 1 menitMegger Rotor Z = 90 M

Setelah Retaining Ring masuk inisangat mempengaruhi resistansi rotor sehinggadidapatkan nilai hasil megger yang besar.Tabel 10. Cek megger rotor setelah Retaining Ringmasuk

Menit ke Z (M )1 652 1003 1004 1055 1106 1207 1218 1259 12510 130

IP = 2

Dengan hasil pada cek megger rotorsetelah Retaining Ring masuk didapatkanhasil bahwa indeks polarisasi sudahmemenuhi standar yang ditentukan yaitusebesar 1,25. Selain itu cek megger rotorsetelah Retaining Ring masuk inidimaksudkan untuk memastikan bahwatidak ada hubung singkat pada lilitan rotorsetelah Retaining Ring masuk karenadalam pemasangan atau pelepasanRetaining Ring dengan memakai suhuyang sangat tinggi.

3.3.3 DC LeakageDC Leakage adalah tipe

pengukuran lain untuk menentukanresistansi isolasi. Ini diperoleh denganpengujian dengan set tegangan yangberubah - ubah dimana tegangan yangditerapkan pada isolasi dinaikkan secarabertahap dan arus bocor yang melewatiisolasi diukur pada masing – masingtegangan. Pengujian ini telah digunakansecara ekstensif dalam peralatan elektrisyang sudah tua, terutama menyangkutsistem isolasi, yang didasarkan kepadapenyerapan kelembaban. Tegangan dc yang diterapkansecara bertahap pada pengujian dc leakagetegangan maksimumnya dibatasi sampaidua kali nilai RMS tegangan kerja ac darigenerator.

rmsxVmaksimumV ACDC 2=Dimana :VDC maksimum : Tegangan dc maksimumpada pengujian dc leakageVAC rms : Tegangan RMS generator

3.3.4 Dissipation FactorPengukuran ini juga biasa disebut

power factor atau tan delta danmerupakan parameter untukmemperlihatkan efisiensi isolasi.Pengujian tan delta dilakukan pada lilitanstator. Pengujian ini efektif untukmendeteksi kontaminasi isolasi, kualitassemikonduktor, jumlah kandungankehampaan, dan kerusakan parsial.

Isolasi yang sempurna adalahmempunyai PF 0 dan tidak mempunyai rugi –rugi internal. Peningkatan faktor disipasisebagai fungsi tegangan mengindikasikanangka peningkataan ionisasi, rugi – rugiinternal dan pemanasan. Pengujian ini merupakan pengujian ACyang menggunakan frekuensi kerja peralatan.Pada saat tegangan dengan frekuensi kerjaditerapkan pada isolasi stator, jumlah arusyang mengalir terdiri dari dua komponen aruskapasitif yang relatif besar ( ic ), yangmendahului tegangan 90°, dan arus resistifyang lebih kecil ( ir ) yang sefasa dengantegangan. Dielektrik kapasitor yangdisimulasikan adalah sistem isolasi yangmeliputi dua elektroda, konduktor tembagategangan tinggi dan inti besi stator. Faktordaya adalah cos , sudut antara tegangan yangditerapkan dan total arus.

VAWatts

EiW

EiEi

iiCos

tt

r

t

r ====θ

Gambar .9. Rangkaian dielektrik dasar.

Gambar 10. Arus pengisian total.

3.3.5 Balancing Voltage Rotor Test Sebelum melakukan balancing voltagerotor test maka dilakukan dahulu pengukuranImpedansi Karakteristik Rotor untukmenentukan kelinearan impedansi rotorapabila diterapkan tegangan baik denganpengujian tegangan naik maupun teganganturun dengan tegangan AC sampai dengantegangan yang akan diterapkan pada pengujianbalancing tegangan rotor. Dalam balancing voltage rotor inidibutuhkan alat – alat antara lain adalahsupply tegangan yang dapat divariasi berupa

voltage regulator, tang Amperemeter danAVO meter.

V

Power Supply(Regulator )10 - 130 V

Pole A Pole B

Center Pole

A

Gambar 11. Rangkaian pengukuran impedansikarakteristik.

3.3.5.1 Pengukuran ImpedansiKarakteristik Rotor sebelumPemasangan Retaining Ring.

Tabel 11. Data pengukuran impedansikarakteristik tegangan naik sebelumpemasangan Retaining Ring.

Vac- regulator(V)

Vac(V)

I(A)

Z)

10 10 0.53 18.8620 19.9 1.04 19.1330 30.2 1.56 19.3640 40 2.03 20.750 50.2 2.47 20.3260 60.1 2.9 20.7270 70 3.31 21.1480 80 3.7 21.6290 90 4.1 21.95100 100 4.47 22.37110 110 4.85 22.68120 120 5.23 22.94130 130 5.6 23.21

Gambar 12. Grafik impedansi karakteristiktegangan naik sebelum pemasangan RetainingRing.

Tabel 12. Data pengukuran impedansi karakteristiktegangan turun sebelum pemasangan RetainingRing.Vac- regulator(V)

Vac(V)

I(A)

Z)

130 130 4.99 26.05120 120 4.95 24.24110 110 4.58 24.01100 100 4.23 23.6490 90 3.87 23.2580 80 3.78 21.1670 70 3.11 22.560 60 2.73 21.9750 50 2.33 21.4540 40 1.94 20.6130 30 1.51 19.8620 20 1.04 19.2310 10 0.54 18.51

Gambar 13. Grafik impedansi karakteristiktegangan turun sebelum pemasangan RetainingRing. Pada waktu uji impedansi karakteristikseharusnya nilai Z perubahannya tidak terlalubesar baik pada saat pengujian tegangan naikmaupun pada saat tegangan turun. Tegangantertinggi pada saat melakukan pengujianimpedansi karakteristik adalah sebesartegangan yang akan dinjeksikan sewaktupengujian balancing rotor yaitu 130 Volt AC.Ukur Impedansi Karakteristik dilakukansebelum dan sesudah pemasangan RetainingRing (R-R), ini dimaksudkan untukmemastikan impedansi karakteristik rotormasih linear dengan peningkatan teganganyang diterapkan.

3.3.5.2 Pengukuran ImpedansiKarakteristik Rotor setelahPemasangan Retaining Ring.

Tabel 13. Data pengukuran impedansikarakteristik tegangan naik setelahpemasangan Retaining Ring.

Vac- regulator(V)

Vac(V)

I(A)

Z)

10 10.1 0.62 16.2920 20.3 1.21 16.7730 29.9 1.7 17.5840 39.9 2.19 18.2150 50.8 2.71 18.7460 60.9 3.18 19.1570 70.9 3.64 19.4780 80.3 4.05 19.8290 90 4.46 20.18100 100.6 4.94 20.36110 110.4 5.34 20.67120 120.6 5.75 20.97130 130.1 6.14 21.18

Gambar 14. Grafik impedansi karakteristiktegangan naik setelah pemasangan RetainingRing.Tabel 14. Data pengukuran impedansikarakteristik tegangan turun setelahpemasangan Retaining Ring.

Vac- regulator(V)

Vac(V)

I(A)

Z)

130 130.1 6.14 21.19120 120.6 5.74 21.01110 110.5 5.27 20.96100 100.5 4.89 20.55

90 90.5 4.46 20.2980 80.5 4 20.1270 70.6 3.55 19.8860 60.2 3.05 19.7350 50.3 2.61 19.2740 40.3 2.1 19.1930 30.4 1.57 19.3620 20.1 1.06 18.9610 10.4 0.6 17.33

Gambar 15. Grafik impedansi karakteristiktegangan turun setelah pemasangan RetainingRing.

Dari pengukuran impedansikarakteristik tersebut diatas didapatkan hasilimpedansi karakteristik yang linear terhadaptegangan yang diterapkan secara bertahap.

3.3.5.3 Balancing Voltage Rotor TestBalancing voltage rotor test adalah

mengukur ketidakseimbangan tegangan(unbalance voltage) antara kutup A dan kutupB terhadap center pole pada rotor. Caranya adalah dengan caramenginjeksi tegangan AC sebesar 130 VoltAC pada kedua ujung kutup rotor kemudianmengukur besarnya tegangan kutup Aterhadap center pole kemudian mengukurkutup yang lain (kutup B) sehingga akandidapatkan tegangan masing masing tegangankutup A terhadap center pole (VA) dantegangan kutup B terhadap center pole (VB).Rangkaian pengujian balancing voltage rotoradalah sebagai berikut :

Gambar 12. Rangkaian pengujian balancingtegangan rotor

Dari hasil pengukuran didapatkanhasil percobaan untuk masing masingkutup terhadap center pole adalah sebagaiberikut : V kutup A - center pole = 68,8 V V kutup B - center pole = 59,4 V

Syarat seimbang adalah tegangandiantara kutup terhadap center pole adalahharus sama atau masih dalam batastoleransi yaitu maksimal droptegangannya ( V) adalah tidak boleh lebihdari 10 % dari total tegangan yangdiinjeksikan ke rotor. Dimana drop tegangannya dapatdirumuskan sebagai berikut :

persenxV

VVVR

CBCA 100−− −=∆

Dimana :V = drop tegangan dalam %

VR = tegangan yang diinjeksikan ke lilitanrotorVA-C = tegangan hasil pengukuran kutup Aterhadap center poleVB-C = tegangan hasil pengukuran kutup Bterhadap center pole Dari pengujian diatas total teganganyang diinjeksikan adalah 130 Volt. Jadidalam perhitungan drop tegangan adalahsebesar :

100130

4,598,68 xV −=∆ = 7,076 %

Jadi besarnya drop tegangan masihdalam toleransi yaitu sebesar 7,076 %.

3.3.6 Tahanan Dalam (Rd) RotorPengujian tahanan dalam atau coil

resistance test adalah pengujian untukmengetahui kesetidaktimbangan antarfasa/kutup. Masalah yang timbul biasanya

adalah hubung singkat dengan rotor, hubungsingkat diantara lilitan baik antara fasa yangsama atau berbeda, dan lepas atau rusaknyakoneksi lilitan. Peralatan yang digunakan untukmengukur tahanan dalam adalah WindingResistance Meter, produk dari VanguardInstruments Company type WRM-40.Winding Resistance Meter dapat mengukurresistansi secara akurat dengan range dari 1mikro ohm sampai ratusan ohm, alat ini dapatdigunakan untuk mengukur resistansi lilitanmotor, lilitan trafo atau pengujian resistansirendah yang lain. Dari hasil pengukuran didapatkanbesarnya tahanan dalam masing – masinglilitan dari kedua kutup adalah sebagai berikut. R1 : 118,6 miliohm R2 : 119,4 miliohm Besarnya batas maksimum perbedaantahanan dalam adalah tidak boleh melebihidua persen dari total tahanan dalam.

persenxRR

RRR 10021

21max +

−=∆

Dimana :Rmax = selisih maksimum antara tahanan

dalam R1 dan R2R1 = besarnya tahanan dalam kutup Aterhadap center pole.R2 = besarnya tahanan dalam kutup B terhadapcenter pole. Berdasarkan hasil pengukurandidapatkan besarnya selisih maksimumantara tahanan dalam R1 dan R2 adalahsebesar :

persen

persenx

persenxR

3361.0

100238

8,0

1004,1196,1184,1196,118

max

=

=

+−

=∆

Dari hasil pengukuran dapatdisimpulkan bahwa nilai tahanan dalamrotor masih memenuhi standar karenabesarnya selisih maksimum antara tahanandalam R1 dan R2 masih dibawah 2 %yaitu sebesar 0,3361 %.

Perbedaan antara megger rotordengan pengukuran tahanan dalam (Rd)rotor adalah level tegangan yangdigunakan untuk pengujian, dalam meggerrotor tegangan pengujian adalah besardengan arus yang kecil hanya dalam ordemiliampere. Sedangkan dalam pengukurantahanan dalam rotor tegangan pengujianhanya sampai beberapa Volt dengan arusyang besar hingga orde puluhan Ampere.

3.3.7 Partial Discharge Test Partial Discharge Test atau PDtest telah dipakai untuk mengukur kualitasisolasi, dan kadang – kadang untukmendeteksi penurunan isolasi yang terjadipada peralatan tegangan tinggi. PD test dapat dilakukan pada saatgenerator beroperasi (on-line PD test) danpada saat generator berhenti operasi ataumengenergize peralatan tegangantegangan tinggi dengan trafo eksternal(off-line PD test). Pengujian partialdischarge secara langsung mengukurpulsa arus yang dihasilkan dari PD padalilitan. Jadi proses kegagalan yangdihasilkan PD sebagai gejala dapatdideteksi dengan metode ini.

IV. PENUTUP4.1 Kesimpulan1. PT. Indonesia Power membangkitkan

energi listrik dengan Unit PembangkitListrik Tenaga Uap (PLTU) danPembangkit Listrik Tenaga Gas danUap (PLTGU).

2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap(PLTU) PT. Indonesia PowerTambak Lorok Semarang memilikidaya terpasang 300 MW, terdiri atasunit 1 sebesar 50 MW, unit 2 sebesar50 MW dan unit 3 sebesar 200 MW

3. Komponen utama Pembangkit ListrikTenaga Uap, yaitu:a. Boiler (Economizer, Superheater,

burner dll.)b. Turbin (Tekanan tinggi, tekanan

menengah ,dan tekanan rendah)c. Generator sinkron

4. Sistem isolasi yang digunakan dalamrotor dan stator generator sinkron 50

MW Unit 1 adalah isolasi epoxy-micakarena mempunyai kekuatan mekanik dankekedapan terhadap air, oli ataukontaminasi lain.

5. Berdasarkan tegangan yang diterapkanpengujian rotor dan stator generator dibagiatas Proof Test dan Analitycal Test.

6. Pada pengujian Proof Test/High PotensialTest dapat menimbulkan breakdown padaisolasi karena tegangan yang diterapkandiatas tegangan kerja.

7. Macam – macam pengujian rotor danstator generator sinkron adalah sebagaiberikut:a. High Potensial Testb. Insulation Resistance Testc. DC Leakaged. Dissipation Factore. Balancing Voltage Rotor Testf. Tahanan Dalam (Rd) Rotorg. Partial Discharge Test

4.2 Saran1. Untuk menghindari masalah - masalah

kerusakan sistem isolasi maka seharusnyadilakukan pemeliharaan secara berkalaterhadap semua komponen dari sistemisolasi sehingga kita dapat mencegahmasalah - masalah tersebut sebelumterjadi.

2. Kerja sama dengan lingkungan akademisagar lebih ditingkatkan, denganmengadakan berbagai macam kegiatanyang bisa bermanfaat bagi mahasiswapada khususnya dan dunia kerja padaumumnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. C. Stone. Greg, “Recent ImportantChanges in IEEE Motor and GeneratorWinding Insulation Diagnostic TestingStandards”, IEEE Fellow, Iris PowerEngineering, 1 Westside Drive Unit 2Toronto, Canada, PCIC – XX, 2004.

2. Lister,“Mesin dan Rangkaian Listrik”,Edisi keenam, Erlangga, Jakarta, 1993.

3. Marsudi, Ir. Djiteng, “PembangkitanEnergi Listrik”, Erlangga, Jakarta, 2005.

4. Theraja. BL, “Electrical TechnologyVolume II”, S. Chand & CompanyLTD, Ram Nagar, New Delhi, 1994.

5. United States Department of TheInterior, “Testing Solid Insulation ofElectrical Equipment, FacilitiesInstructions, Standards, andTecniques”, Volume 3-1, FacilitiesEngineering Branch Denver,Colorado, 2000.

6. www.gmc-instruments.com7. www.gepower.com8. www.indonesiapower.co.id9. www.vanguard-instruments.com10. ........., “Drying Turbine Generator

Windings, GEI-69534B”, ManualBook PLTU Unit 1&2 PT. IndonesiaPower UBP Semarang.

11. ........., “Drying Turbine GeneratorWindings-Hidrogen Cooled TurbineGenerator, GEI-53946D”, ManualBook PLTU Unit 1&2 PT. IndonesiaPower UBP Semarang.

12. ........., “Insulation Testing of Turbine-Generator Windings, GEK-7613A”,Manual Book PLTU Unit 1&2 PT.Indonesia Power UBP Semarang.

13. ........., “Insulation Testing of Turbine-Generator Windings (Epoxy-BondedMica Insulation System), GEK-7613F”, Manual Book PLTU Unit1&2 PT. Indonesia Power UBPSemarang.

BIODATA

Nama : Eko ParjonoNIM : L2F 004 473Lahir di Boyolali padatanggal 21 Oktober 1985.Riwayat pendidikan : TKPertiwi Jatirejo, SD NKlabang, SLTP N 1 Sawit,SMU N 1 Kartasura. Saat

ini sedang menempuh pendidikan di JurusanTeknik Elektro Universitas DiponegoroSemarang, semester 8 dengan KonsentrasiKetenagaan. Kerja Praktek di PLTU Unit 1PT. Indonesia Power UBP Semarang padatanggal 3 sampai dengan 31 Desember 2007.

Mengetahui,Dosen Pembimbing

Abdul Syakur, ST, MTNIP. 132 231 132