Cara Sinkron GENSET

SYNCHRONIZING GENERATOR

Synchronizing generator adalah memparalelkan kerja dua buah generator atau lebih untuk mendapatkan daya sebesar jumlah generator tersebut dengan syarat syarat yang telah ditentukan.

Syarat syarat dasar dari parallel generator adalah sebagai berikut :

1. Mempunyai tegangan kerja yang sama

2. Mempunyai urutan phase yang sama

3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama

4. Mempunyai sudut phase yang sama

Dalam kerja parallel generator tidak cukup hanya berdasar pada syarat syarat diatas ada hal lain yang perlu diketahui sebagai penjabaran syarat syarat diatas . Adapun penjabarannya sebagai berikut:

1. Mempunyai tegangan kerja yang sama

Apa yang diharapkan dengan adanya tegangan kerja yang sama ? dengan adanya tegangan kerja yang sama diharapkan pada saat diparalel dengan beban kosong power faktornya 1. Dengan power factor 1 berarti tegangan antara 2 generator persisi sama .jika 2 sumber tegangan itu berasal dari dua sumber yang sifatnya statis misal dari battery atau transformator maka tidak akan ada arus antara kedunya. Namun karena dua sumber merupakan sumber tegangan yang dinamis (diesel generator) Maka power factornya akan terjadi deviasi naik dan turun secara periodic bergantian dan berlawanan. Mengapa bisa terjadi demikian ? Hal ini terjadi karena adanya sedikit perbedaan sudut phase yang sesekali bergeser karena factor gerak dinamis dari diesel penggerak.Itu bisa dibuktikan dengan membaca secara bersamaan Rpm dari kedua genset dalam keadaan sinkron misalnya Generator 1 mempunyai kecepatan putar 1500 dan generator 2 mempunyai kecepatan putar 1501 maka terdapat selisih 1 putaran / menit 

Dengan perhitungan 1/1500 x 360 derajat maka terdapat beda fase 0,24 derajat dan jika dihitung selisih teganan sebesar cos phi 0,24 derajat x tegangan nominal (400 V )- tegangan nominal (400 V ) dan selisihnya sekitar V dan selisih tegangan yang kecil cukup mengakibatkan timbulnya arus sirkulasi antara 2 buah genset tersebut dan sifatnya tarik menarik dan itu tidak membahayakan.

Dan pada saat dibebani bersama sama maka power faktornya akan relative sama sesuai dengan power factor beban.

Memang sebaiknya dan idealnya masing masing generator menunjukkan power factor yang sama. Namun jika terjadi power factor yang berbeda dengan selisih tidak terlalu banyak tidak terjadi akibat apa apa. Akibatnya salah satu genset yang mempunyai nilai power factor rendah akan mempunyai nilai arus yang sedikit lebih tinggi. Yang penting diperhatikan adalah tidak melebihi arus nominal dan daya nominal dari genset.

Sebagai contoh : 

Jika masing masing generator memikul beban 100 kw , dimana generator 1 dengan power factor 0,85 dan yang satu mempunyai power factor 0,75. Maka dengan menggunakan rumus daya aktif didapat selisih arus dan itu tidak ada masalah, dan bisa saja dianggap bahwa generator bekerja independent dengan arus tersebut.

Pada saat generator bekerja parallel perubahan arus excitasi akan merubah power factor , jika arus excitasi diperkuat maka nilai power factor mengecil menjauhi satu, sebaliknya jika excitasi dikurangi maka nilai power factor akan membesar mendekati 1.

Pada generator yang akan diparalel biasanya didalam alternatornya ditambahkan peralatan yang dinamakan Droop kit . Droop kit ini berupa current transformer yang dipasang. disebagian lilitan dan outputnya disambungkan ke AVR. Droop kit ini berfungsi untuk mengatur power factor berdasarkan besarnya arus beban.. Sehingga pembagian beban kvar diharapkan sama pada kw yang sama.

Pada panel panel kontrol modern sudah diperlengkapi dengan modul yang mana sudah terdapat pengaturan Var generator dengan output yang disambungkan ke AVR generator . sehingga secara otomatis masing masing genset berapapun beban kw power factor akan menjadi sama dan seimbang. Hal ini diperuntukkan pada system yang mana system tersebut parallel sesaat atau transfer beban baik antara genset maupun dengan PLN.

Pada saat transfer beban secara soft transfer terjadi pemindahan beban, perubahan power factor yang kecenderungan terjadi diatur secara otomatic oleh modul tersebut, sehingga pada saat transfer beban tidak terjadi perubahan power factor yang berarti.

Pada saat ini banyak pembangkit listrik rental yang terdapat pada PLTD PLTD seluruh Indonesia, dimana pihak swasta menyewakan Gensetnya untuk menambah kapasitas daya terpasang PLN. Pada kondisi ini sedikit berbeda dengan yang diuraikan diatas yaitu masalah pembagian dan pengaturan power factor.

Pada genset rental sudah ditentukan berapa kw beban yang akan disupply dan berapa kwh energi yang akan dikirim.Pada saat mulai memparalelkan tegangan tidak harus sama, karena pengaturan kenaikan beban secara bertahap maka pengaturan penambaha excitasi juga bertahap sampai didapatkan power factor yang dikehendaki. Kita bisa mengatur sendiri power factor yang akan dioperasikan. Bisa 0,8 0,85 0,9 atau 0,95 namun pada umumnya yang lebih disukai pada power factor 0,9 . Mengapa kita bisa mengatur power factor sekehendak kita ? hal ini dikarenakan kapasitas generator PLN jauh lebih besar dibandingkan generator rental, sehingga perubahan power factor di generator rental tidak begitu mempengaruhi banyak meskipun ada.

Sebagai contoh : 

Beban system suatu kota atau pulau sebesar 55 mega watt dimana PLN menyediakan 50 mega dan genset rental dapat beban 5 mega , Jika power factor beban yang ada 0,9 . dimana Pada saat itu Power factor genset PLN 0,9 sedangkan rental juga diset 0,9. Jika suatu saat Power factor genset rental diturunkan menjadi 0,8 dengan mengurangi arus excitasi. Maka perubahan power factor di pembangkit PLN menjadi 0,91 . sebaliknya jika power factor genset rental diatur menjadi 1 dengan menaikkan arus excitasi, power factor pembangkit PLN menjadi 0,89 sehingga perubahan sebesar 0,01 diabaikan.

Pada saat hendak memparalelkan secara manual generator dengan Catu daya PLN yang sudah berbeban atau generator lain yang sudah berbeban, apa yang mesti dilakukan ? Jika kita menyamakan persis dengan tegangan line / jala jala,maka pada saat breaker close power factor genset akan menunjuk 1 dan beban kw akan menunjuk pada posisi 0, jika kita menambah daya output mesin perlahan lahan , maka power factor akan cenderung menuju ke kapasitif (leading) dan memungkinkan terjadinya reverse power. Untuk menghindari tersebut maka setelah sinkron penguatan excitasi dulu yang dinaikkan sampai cosphi menunjuk 0,7. seiring dengan itu naikkan daya mesin dengan menaikkan speed adjuster. Pada saat beban naik , cosphi akan naik membesar mendekati satu. Pada saat bersamaan excitasi diatur mencapai nilai 0,7 demikian seterusnya sampai mencapai nilai yang diinginkan misalnya 1000 kw pada cos phi 0,85.

2. Mempunyai urutan phase yang sama

Yang dimaksud urutan phase adalah arah putaran dari ketiga phase. Arah urutan ini dalam dunia industri dikenal dengan nama CW ( clock wise) yang artinya searah jarum jam dan CCW (counter clock wise ) yang artinya berlawanan dengan jarum jam. Hal ini dapat diukur dengan alat phase sequence type jarum. Dimana jika pada saat mengukur jarum bergerak berputar kekanan dinamakan CW dan jika berputar kekiri dinamakan CCW.

Disamping itu dikenal juga urutan phase ABC dan CBA. ABC identik dengan CW sedangkan CBA identik dengan CCW.

Perlu diketahui bahwa dalam banyak generator mencantumkan symbol R,S,T,N ataupun L1,L2,L3 ,N namun tidak selalu berarti bahwa urutan CW / ABC itu berarti RST atau L1L2L3 jika diukur urutan STR, TRS ,L2L3L1 itu juga termasuk CW/ABC .

Sebagai contoh : jika kabel penghantar yang keluar dari generator diseragamkan semua berwarna hitam dan tidak ada kode sama sekali, apakah kita bisa membedakan secara visual atau parameter listrik bahwa penghantar itu phasenya R , S , atau T tentu tidak. Kita hanya bisa membedakan arah urutannya saja CW atau CCW. Apapun generatornya jika mempunyai arah urutan yang sama maka dapat dikatakan mempunyai salah satu syarat dari parallel generator. Sehingga bisa jadi pada dua generator yang sama urutan RST pada genset 1 dapat dihubungkan dengan phase STR pada Genset 2 dan itu tidak ada masalah asal keduanya mempunyai arah urutan yang sama.

3. Mempunyai frekuensi kerja yang sama

Didalam dunia industri dikenal 2 buah system frekuensi yaitu 50 hz dan 60 hz . Dalam operasionalnya sebuah genset bisa saja mempunyai frekuensi yang fluktuatif (berubah ubah) karena factor factor tertentu. Pada jaringan distribusi dipasang alat pembatas frekuensi yang membatasi frekuensi pada minimal 48,5 hz dan maksimal 51,5 Hz. Namun pada genset genset pabrik over frekuensi dibatasi sampai 55 hz sebagai overspeed.

Pada saat hendak parallel, dua buah genset tentu tidak mempunyai frekuensi yang sama persis. Jika mempunyai frekuensi yang sama persis maka genset tidak akan bisa parallel karena sudut phasanya belum match, salah satu harus dikurang sedikit atau dilebihi sedikit untuk mendapatkan sudut phase yang tepat. Setelah dapat disinkron dan berhasil sinkron baru kedua genset mempunyai frekuensi yang sama sama persis.

4. Mempunyai sudut phase yang sama

Mempunyai sudut phase yang sama bisa diartikan , kedua phase dari 2 genset mempunyai sudut phase yang berhimpit sama atau 0 derajat. Dalam kenyataannya tidak memungkinkan mempunyai sudut yang berhimpit karena genset yang berputar meskipun dilihat dari parameternya mempunyai frekuensi yang sama namun jika dilihat menggunakan synchronoscope pasti bergerak labil kekiri dan kekanan, dengan kecepatan sudut radian yang ada sangat sulit untuk mendapatkan sudut berhimpit dalam jangka waktu0,5 detik. Breaker membutuhkan waktu tidak kurang dari 0,3 detik untuk close pada saat ada perintah close.

Dalam proses sinkron masih diperkenankan perbedaan sudut maksimal 10 derajat. Dengan perbedaan sudut maksimal 10 derajat selisih tegangan yang terjadi berkisar 49 Volt.

Gambar : Skema closing window synchronizing.

Gambar : proses pergeseran fasa antar bus dan genset

Setelah genset berhasil dan telah bekerja sinkron/ parallel, apakah hal itu sudah dikatakan bahwa genset sudah bekerja paralel dengan baik. Tentunya belum dikatakan sempurna sebuah usaha paralel generator sebelum hal hal tersebut dibawah ini bisa di jalankan :

1. Generator set mempunyai system governor yang sama , electrical governor dengan electrical governor , mekanik servo dengan mekanik servo hal ini akan berpengaruh terhadap kepekaan respone terhadap beban kejut.

2. Agar genset pada saat sinkron dapat mensupply beban dengan seimbang dengan genset lain maka masing masing genset dianjurkan untuk memiliki load sharing terutama untuk yang system automatic.

3. Pada beban rendah maupun tinggi dianjurkan masing masing genset mempunyai power factor yang relative sama. Baik pada sinkron manual maupun sinkron otomatic.

4. Pada saat pembebanan / beban kejut masing masing genset mempunyai response yang sama , hal ini berkaitan dengan penyetelan droop speed dan pengaturan speed control.

5. Pada saat pelepasan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan dengan pengaturan speed dan voltage.

6. Pada saat pemasukan beban dianjurkan dengan soft unloading yaitu secara perlahan lahan dengan pengaturan speed dan Voltage.

7. Pada saat pembebanan tidak diperkenankan beban mengayun ayun dari genset satu ke genset lainnya, dan harus pada kondisi konstan.

8. Pada dua genset yang berbeda kapasitasnya pembebanan pada masing masing genset sebaiknya secara proporsional.

Pada peralatan modern saat ini sudah banyak diciptakan modul modul yang dapat mengakomodasi kebutuhan synhcrone genset, berikut load sharing, synchronizing, dependent start stop, dan lain lain. Bahkan controlling dan monitoring dapat diakses jarak jauh baik menggunakan kabel data ataupun wireless.

Berikut ini bisa dijelaskan mengenai fasilitas yang ada pada modul modul modern antara lain :

1. Dependent Start/ stop genset

Adalah fasilitas yang dapat mengatur berapa genset yang hidup menyesuaikan kebutuhan beban, jika beban kecil maka memerintahkan genset yang lainnya untuk shutdown dengan soft unloading terlebih dulu. Demikian juga bila beban secara bertahap naik sampai melampaui setting yang kita tetapkan maka genset yang lainnya akan diperintahkan start secara otomatis dan sinkron otomatis.

2. Peak saving genset

Adalah fasilitas dalam modul yang berfungsi untuk memberikan tambahan daya pada trafo , sebagai contoh kapasitas terpasang suatu bangunan 2000 KVA beban puncak mencapai 1400 kw , karena kondisi temperature dan suhu transformator sudah maksimal dan kritis , sedangkan masih ada kecenderungan penambahan beban sehingga akan sangat beresiko, maka genset dioperasikan paralel untuk memberikan tambahan daya. Pada saat beban sudah hampir mencapai kapasitas maksimal trafo maka genset akan secara otomatis start dan otomatis akan parelel.

Beban trafo akan dibuat tetap sedangkan kelebihannya akan disupply oleh Genset. Jika suatu saat beban menurun . maka otomatis genset akan diperintahkan untuk melepaskan beban dan shuting down.

3. Base load kontrol

Base load kontrol adalah fasilitas dari modul yang mengatur beban genset secara konstan. Sedangkan kelebihannya yang fluktuatif di supply oleh trafo.

Sebagai contoh bila sebuah rental genset dimana pihak rental harus memberikan daya sebasar 1000 kw secara kontinu maka genset bisa mensupply 1000 kw meskipun beban berubah ubah , kelebihan akan disupply oleh PLN .

Sebagai contoh lain dua buah generator 1000 KVA bekerja paralel dimana salah satu genset Karena alasan teknis dibatasi hanya maksimal 500 Kw sedangkan genset yang satunya yang mensupply beban sisanya .

4. Dapat dioperasikan jarak jauh dengan menggunakan kabel data sampai sejauh 300 meter. Dalam operasional jarak jauh dapat dilakukan start dan stop engine, terbaca parameter listrik antara lain kw,kva,kvar,volt, hz,cosphi,volt dc, running hours dll.

Pengaruh dan akibat yang ditimbulkan bila syarat syarat paralel generator tidak dipenuhi :

1. Pada generator yang diparalel dengan PLN , maka apabila generator yang akan diparalel mempunyai tegangan lebih tinggi maka begitu breaker close generator tersebut mempunyai power factor yang rendah, namun tidak membahayakan karena power factor di PLN masih induktif dan berdaya besar.Dan apabila jika generator itu mempunyai tegangan yang lebih rendah maka power factor akan bersifat kapasitif dan mempunyai kecenderungan akan terjadi reverse power. Reverse power dibatasi pada level 5 % dari daya nominal.

Pada generator yang diparalel dengan generator pada saat sama sama belum berbeban, maka apabila tegangan lebih tinggi power factor akan rendah ( induktif) namun sebaliknya power factor genset yang lain akan juga rendah namun bersifat kapasitif. Hingga genset yang lain mempunyai kecenderungan reverse power.

2. Jika urutan phase tidak sama system ABC di parallel

dengan system CBA, maka akan terjadi selisih tegangan sebesar 2 kali tegangan nominal ,hal itu bisa dideteksi dengan diukur secara manual menggunakan voltmeter, pada saat synchronoscope menunjuk 0 derajat, terdapat selisih sebesar 2 x 400 V.

3. Jika frekuensi tidak sama diparalelkan maka akan terjadi beberapa kemungkinan yaitu dari yang paling ringan sampai yang paling berat. Sebagai contoh generator 1 mempunyai frekuensi 49 hz sedangkan generator 2 mempunyai frekuensi 50 hz. Dengan melihat synchronoscope maka jarum akan berputar dengan kecepatan sudut 2 phi r/ detik atau 1putaran/ detik. Jika pada saat masuk pas pada sudut nol maka generator yang memiliki frekuensi lebih rendah akan mengalami reverse power dimana pada saat terhubung sinkron fekuensi ada pada 49,5 Hz . Dan proteksi reverse power akan bekerja mengamankan , namun jika pada saat masuk sinkron pas posisi synchronoscope di sudut 180 derajat itu berarti terjadi selisih tegangan yang sangat besar disamping kemungkinan reverse juga terjadi kerusakan yang fatal terhadap generator, di breaker akan muncul arus yang besar dan menimbulkan percikan api yang besar dan diengine akan terjadi hunting sesaat…dan hal itu bisa mengakibatkan kerusakan mekanis sampai patah pada cransaft. Karena tekanan beban besar yang tiba tiba.

4. Jika sudut fase tidak sama namun kecenderungan frekuensi sama hanya akan menyebabkan hunting sesaat tanpa ada kemungkinan reverse power, namun juga sangat berbahaya jika berbeda sudutnya terlalu besar , engine akan mengalami tekanan sesaat hingga hunting.

Ikuti Terus Pelajaran ini, dilanjut dengan: Factor Correction (Koreksi Faktor Daya)

Kami siap melayani dengan PROFESIONAL, INTEGRITAS, TERBUKA dan TANGGUNG JAWAB, serta selalu berusaha melayani lebih baik lagi...

Semoga Manfaat...