CARA MENGOPERASIKAN GENERATOR SECARA PARRALEL

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

4

  OPERASI GENERATOR

            SECARA PARALEL

4.1.         Sub Kompetensi

Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah memahami isi modul ini adalah sebagai berikut :

-         Mahasiswa mampu menerapkan pengetahuan Operasi Generator secara Paralel kedalam proses perhitungan dan perencanaan instalasi listrik umum maupun listrik kapal.

4.2.         Uraian Materi

Pengetahuan Operasi Generator secara Paralel yang sering digunakan dalam mendukung proses perhitungan dan pemahaman gambar-gambar perencanaan instalasi listrik umum maupun listrik kapal antara lain adalah sebagai berikut :

4.2.1. Pendahuluan

Listrik seperti kita ketahui adalah bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaannya oleh manusia, di mana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber  energi  primer  seperti  : batu bara, minyak bumi,  gas,  panas bumi,  potensial air

dan energi angin.

Sistem pembangkitan listrik yang sudah umum digunakan adalah mesin generator tegangan AC, di mana penggerak utamanya bisa berjenis mesin turbin, mesin diesel atau mesin baling-baling. Dalam pengoperasian pembangkit listrik dengan generator, karena faktor keandalan dan fluktuasi   jumlah beban, maka disediakan dua atau lebih generator yang dioperasikan dengan tugas terus-menerus, cadangan dan bergiliran untuk generator-generator tersebut.

Penyediaan generator tunggal untuk pengoperasian terus menerus adalah suatu hal yang riskan, kecuali bila bergilir dengan sumber PLN atau peralatan UPS.
Untuk memenuhi peningkatan beban listrik maka generator-generator tersebut dioperasikan secara paralel antar generator atau paralel generator dengan sumber pasokan lain yang lebih besar misalnya dari PLN.
Sehingga diperlukan pula alat pembagi beban listrik  untuk mencegah adanya sumber tenaga listrik terutama generator  yang bekerja paralel mengalami beban lebih mendahului yang lainnya.

4.2. Operasi Generator Secara Paralel

Pasokan listrik ke beban dimulai dengan menghidupkan satu generator, kemudian secara sedikit demi sedikit beban dimasukkan sampai dengan kemampuan generator tersebut, selanjutnya menghidupkan lagi generator berikutnya dan memparalelkan dengan generator pertama untuk memikul  beban yang lebih besar lagi. Saat generator kedua  diparalelkan dengan generator pertama yang sudah memikul beban diharapkan terjadinya pembagian beban yang semula  ditanggung generator pertama, sehingga terjadi kerjasama yang meringankan sebelum beban-beban selanjutnya dimasukkan.

Seberapa besar pembagian beban yang ditanggung oleh masing-masing generator yang bekerja paralel akan tergantung jumlah masukan bahan bakar dan udara untuk pembakaran mesin diesel, bila mesin penggerak utamanya  diesel atau bila mesin-mesin penggeraknya lain maka tergantung dari jumlah (debit) air ke turbin air, jumlah (entalpi) uap/gas ke turbin uap/gas atau debit aliran udara ke mesin baling-baling.
Jumlah  masukan bahan bakar/ udara, uap air/ gas atau aliran udara ini diatur oleh peralatan atau katup yang digerakkan governor yang menerima sinyal dari perubahan frekuensi listrik yang stabil pada 50Hz,
yang ekivalen dengan perubahan putaran (rpm) mesin penggerak utama generator listrik. Bila beban listrik naik maka frekuensi akan turun, sehingga governor harus memperbesar masukan ( bahan bakar/udara, air, uap/gas atau aliran udara) ke mesin penggerak utama  untuk menaikkan  frekuensinya sampai dengan frekuensi listrik kembali  ke normalnya. Sebaliknya bila beban turun, governor  mesin-mesin pembangkit harus mengurangi masukan bahan bakar/udara, air, uap air/gas atau aliran udara ke mesin-mesin penggerak sehingga putarannya turun sampai  putaran normalnya atau frekuensinya kembali normal pada  50 Hz.  Bila tidak ada governor maka mesin-mesin penggerak utama generator akan mengalami overspeed bila beban turun  mendadak atau  akan mengalami overload  bila beban listrik naik.

4.3. Prinsip Alat Pembagi Beban Generator

Governor  beroperasi pada mesin penggerak sehingga  generator menghasilkan keluaran arus yang dapat diatur  dari 0 % sampai dengan 100% kemampuannya. Jadi masukan ke mesin penggerak sebanding dengan keluaran arus generatornya atau dengan kata lain pengaturan governor 0 % sampai dengan 100 % sebanding dengan arus generator 0% sampai dengan 100 % pada tegangan dan frekuensi yang konstan.
Governor bekerja secara hidrolik/mekanis, sedangkan sinyal masukan dari keluaran arus generator berupa elektris, sehingga masukan ini perlu diubah ke mekanis dengan menggunakan elektric actuator untuk menggerakkan  motor listrik yang menghasilkan gerakan mekanis yang diperlukan oleh governor.

Pada beberapa generator yang beroperasi paralel, setelah sebelumnya disamakan tegangan, frekuensi, beda phasa dan urutan phasanya, perubahan beban listrik tidak akan dirasakan oleh masing-masing generator pada besaran  tegangan dan frekuensinya selama beban masih dibawah  kapasitas total paralelnya, sehingga tegangan dan frekuensi ini tidak digunakan sebagai sumber sinyal bagi governor.

Untuk itu digunakan arus keluaran dari masing-masing generator sebagai sumber sinyal pembagian beban sistem paralel generator-generator tersebut.
Saat diparalelkan pembagian beban generator belum seimbang/sebanding dengan kemampuan masing-masing  generator. Alat pembagi beban generator dipasangkan  pada masing-masing rangkaian keluaran generator, dan masing-masing alat pembagi beban tersebut dihubungkan  secara paralel satu dengan berikutnya dengan kabel untuk menjumlahkan sinyal arus keluaran masing-masing  generator dan menjumlahkan sinyal kemampuan arus masing-masing generator.

Arus keluaran generator yang dideteksi oleh alat pembagi beban  akan merupakan  petunjuk  posisi governor berapa % , atau arus yang lewat berapa % dari kemampuan generator.  Hasil bagi dari penjumlahan arus yang dideteksi alat-alat pembagi beban dengan jumlah arus kemampuan generator -generator  yang beroperasi paralel dikalikan 100 (%)  merupakan nilai posisi governor yang  harus dicapai  oleh setiap  mesin penggerak utama sehingga menghasilkan  keluaran arus yang proprosional dan sesuai dengan kemampuan masing-masing generator.

Bila ukuran generator sama maka jumlah arus yang dideteksi oleh masing-masing alat pembagi beban dibagi jumlah generator merupakan arus beban yang harus  dihasilkan  oleh generator setelah  governornya diubah oleh electric actuator yang menerima sinyal dari alat pembagi beban sesaat setelah generator diparalelkan.

 4.4. Instalasi Teknis

Dalam prakteknya alat pembagi beban generator dipasang dengan bantuan komponen-komponen seperti berikut : trafo arus, trafo tegangan (sebagai pencatu daya), electric actuator,  potensiometer pengatur kecepatan  dan saklar-saklar bantu. Lihat diagram pengkabelannya dalam  Gambar 11 (lampiran G).

1. Trafo arus berfungsi sebagai transducer arus keluaran generator sampai dengan sebesar arus sinyal yang sesuai  untuk alat pembagi beban generator (biasanya maksimum 5 A  atau = 100 % kemampuan maksimum generator)
2. Trafo tegangan berfungsi sebagai sumber daya bagi alat pembagi beban, umumnya dengan tegangan 110 V AC, 50 Hz;  dibantu adapter untuk keperluan tegangan DC.
3. Electric actuator merupakan peralatan yang menerima sinyal dari alat pembagi beban sehingga mampu  menggerakkan motor DC di governor sampai dengan arus keluaran generator mencapai yang diharapkan.
4. Potensiometer pengatur kecepatan adalah alat utama  untuk mengatur frekuensi dan tegangan saat generator  akan diparalelkan atau dalam proses sinkronisasi. Tegangan  umumnya sudah diatur oleh AVR, sehingga naik turunnya tegangan hanya dipengaruhi oleh kecepatan putaran mesin penggerak. Setelah generator dioperasikan paralelkan atau sudah sinkron dengan yang telah beroperasi kemudian  menutup Mccb generator, fungsi potensiometer pengatur kecepatan ini diambil alih oleh alat pembagi beban generator. Untuk lebih akuratnya pengaturan kecepatan dalam proses sinkronisasi secara manual, biasanya terdapat potensiometer pengatur halus dan potensiometer pengatur kasar. 
5. Pada sistem kontrol otomatis pemaralelan generator dapat dilakukan oleh SPM (modul pemaralel generator) dengan mengatur tegangan dan frekuensi keluaran dari generator, kemudian mencocokan dengan tegangan dan frekuensi  sistem yang sudah bekerja secara otomatis, setelah cocok  memberikan sinyal penutupan ke MCCB generator sehingga bergabung dalam operasi paralel. Untuk mencocokkan tegangan dan frekuensi dapat dilihat dalam satu panel sinkron yang digunakan bersama untuk beberapa generator  dimana masing-masing panel generator mempunyai saklar sinkron disamping SPM-nya.

      Dalam Gambar 12  (lampiran H) ditunjukkan  penggunaan alat pembagi beban generator dalam       suatu sistem kontrol tenaga generator, kontrol mesin penggerak dan managemen                       beban. (file power generation control).

6. Saklar-saklar bantu pada alat pembagi beban generator  berfungsi sebagai alat manual proses pembagian  (pelepasan & pengambilan) beban  oleh suatu generator yang beroperasi dalam sistem paralel.  Misalnya *saklar 1 ditutup untuk meminimumkan  bahan bakar  diesel yang berarti melepaskan beban.* Saklar 3 ditutup untuk menuju pada kecepatan  kelasnya (rated speed) yang berarti pengambilan beban dari generator yang perlu diringankan beban listriknya.
   Setelah generator beroperasi secara paralel,  generator-generator dengan alat pembagi bebannya  selalu merespon secara aktif segala tindakan  penaikan atau  penurunan beban listrik, sehingga masing-masing generator menanggung beban dengan  prosentasi yang sama  diukur dari kemampuan  masing-masing

Kesimpulan

1. Alat pembagi beban generator merupakan peralatan otomatis yang  menyeragamkan operasi governor dalam menaikkan atau menurunkan  power mesin atau  daya generator sesuai perubahan bebannya, dan sangat diperlukan bila  memiliki lebih dari dua generator dengan karakteristik yang berbeda  yang beroperasi secara paralel.
2. Dengan alat pembagi beban generator, maka setiap generator  mempunyai faktor penggunaan (beban maksimum dibagi kapasitas generator) yang sama dan kecil yang berarti bagus.
3. Perubahan beban akibat pemasukan atau pengeluaran generator dari sistem paralel generator-generator akan  dirasakan sama oleh setiap generator dalam sistem tsb , tanpa overload atau overspeed.
4. Alat pembagi beban generator hanya bisa diterapkan  pada  generator set-engine yang mempunyai governor dan bisa  dikembangkan untuk sistem kontrol yang lebih lanjut  seperti kontrol dengan  distributed control system (DCS).

Ada dua metode sistem pembangkitan energi listrik, yaitu :

a. Sistem Pembangkitan Tunggal

Kelemahan dari sistem ini adalah sebagai berikut :

n  Generator akan terus memproduksi energi listrik sepanjang waktu bahkan ketika sistem daya memikul beban yang ringan.

n  Apabila Generator gagal dalam bekerja, tidak ada daya cadangan yang dapat diberikan.

n  Jika suatu saat beban bertambah, sistem pembangkitan energi listrik secara keseluruhan harus di-upgrade.

n  Karena kelemahan-kelemahan diatas, sistem ini tidak banyak dipakai.

 b. Sistem Pembangkitan dengan cara Memparalelkan dua Generator atau lebih melalui Sistem Transmisi Tegangan Tinggi, yang disebut Grid.

Walaupun demikian timbul masalah-masalah, yaitu :

n  Tegangan, frekuensi dan sinkronnya fasa dari masing-masing Generator harus sama.

n  Pengamanan Grid dan Stasiun Pembangkitan dari gangguan pada Generator maupun saluran transmisi juga harus mendapat perhatian.

n  Harus diperhitungkan masalah produksi energi dan pemeliharaan berkala untuk operasi ekonomis sistem daya yang berkelanjutan

4.5. Kerja Pararel Generator di Kapal

Dalam Pemenuhan kebutuhan listrik di kapal, penentuan kapasistas daya generator yang digunakan berdasarkan perhitungan pada berbagai kondisi, selanjutnya ditentukan karakteristik generator yang dalam perhitungan memiliki faktor beban dan segi ekonomi yang lebih baik dalam memenuhi kebutuhan listrik di kapal. Berdasarkan pertimbangan tersebut, pemakaian unit-unit generator yang dioperasionalkan secara pararel merupak alternatif yang sering kali dipilih sebagai sumber energi listrik di kapal, hal ini disebabkan ada beberapa keuntungan dalam operasional pararel generator.

4.5.1. Keuntungan kerja pararel generator di kapal

 Sumber energi listrik utama disetiap kapal diharuskan paling sedikit terdiri dari 2 (dua) generator dengan penggerak terpisah, dimana kapasitasnya harus mampu menyediakan energi listrk bagi semua peralatan yang diperlukan selama berlayar (di laut) apabila salah satu dari unit generator mengalami kegagalan.

Sebagaimana penjelasan sebelumnya , bahwa penggunaan pararel generator sebagai upaya dalam memenuhi kebutuhan energi listrik di kapal yang dianggap sebagai pilihan yang baik dari segi teknis dan ekonomis, akan didapat beberapa keuntungan dari kerja pararel unit-unit generator tersebut , antara lain. :

n  Efisien

Kebutuhan akan energi listrik akan berbeda-beda pada beberapa kondisi kapal  Sehingga apabila suatu waktu kondisi pengoperasian beban yang ditanggung cukup besar hingga perlu 2 unit generator, kemudian kondisi berikut beban berkurang hingga 50 %, maka pada kondisi terakhir salah satu generator dapat dimatikan operasionalnya. Kejadian seperti ini tentu akan dapat menghemat, biaya operasional dan perawatan mesin.

n  Menaikkan sistem kapasitas daya .

Daya mempararel unit – unit generator sudah barang tentu kesediaan daya listrik akan semakin besar.

n  Memudahkan dalam menentukan kapasitas daya.

Seperti penjelasan sebelumnya bahwa kapasitas generator dilihat dari beberapa kondisi, baru kemudian dapat ditentukan beberapa unit generator kemudian dipilih yang  diharpkan dapat menghemat biaya pembelian, pemakaian dan pemeliharaan.

n  Menjaga kontinyuitas pelayanan.

Dengan adanya pararel generator, kelancaran operasional peralatan yang beroperasi kontinyu dapat dijaga, apabila ada satu unit generator mengalami kegagalan dalam operasi.

4.5.2. Persyaratan kerja pararel Generator.

Generator A.C 3 fasa yang memiliki sinyal output berupa tegangan 3 fasa dan dengan frekwensi tertentu, maka apabila akan bekerja secara pararel dengan unit generator lain maka persyaratan yang harus dipenuhi oleh kedua unit generator tersebut adalah, harus memiliki kesamaan pada :

n  Tegangan (tegangan kedua terminal generator, dan harus sefasa)

n  Frekwensi

n  Urutan fasa

n  Sudut fasa

Dengan memenuhi persyaratan tersebut, maka dalam proses membuat unit-unit generator tersebut dapat bekerja pararel, diperlukan terlebih dahulu proses sinkronisasi (proses menuju kesamaan dalam 4 syarat di atas) Apabila proses tersebut telah terlalui maka unit-unit generator baru dapat bekerja secara pararel. (lihat Gambar 13).

Gambar 13. Paralel Generator

Untuk mengukur tegangan dan frekuensi sistem digunakan Volt-meter, dan Frekuensi-meter. Sinkronisasi Fasa dapat dimonitor dengan Synchronoscope atau dengan lampu fasa (phasing lamps). Pada dasarnya synchronoscope adalah sebuah motor dengan statornya dicatu oleh Generator yang akan diparalelkan (incoming Generator), sedangkan rotornya dicatu oleh Generator yang sedang berjalan (running Generator). Kecepatan putar dari motor (synchronoscope) tersebut ditentukan oleh perbedaan frekuensi antara kedua Generator tersebut. Apabila kedua Generator mempunyai frekuensi yang sama, maka synchronoscope akan berhenti berputar.

Untuk sinkronisasi fasa dengan lampu phasa (phasing lamps) pada prinsipnya juga sama. Lampu fasa dipasang diantara 3 saluran (fasa L1atau fasa R, fasa L2 atau fasa S, dan fasa L3 atau fasa T) dua Generator untuk fasa-fasa yang sama. Apabila kedua Generator mempunyai frekuensi yang berbeda, maka lampu fasa (phasing lamps) akan berkedip-kedip. Apabila telah memiliki frekuensi yang sama, maka lampu fasa tidak menyala (untuk  lampu sinkronisasi fasa hubungan gelap).

Ada tiga metode yang bisa dilakukan untuk kerja paralel dua buah Generator atau lebih, yaitu :

a. Dark Methode Synchronizing.

 Metode ini menggunakan 3 buah lampu dipasang pada phase yang sama dari setiap Generator, lampu akan menyala (berkedip) sesuai dengan irama perbedaan frekuensi dari Generator yang akan diparalel. Jika semua lampu telah padam, berarti frekuensi dan tegangan Generator yang akan diparalel telah sesuai dengan jala-jala, maka Breaker Generator dapat di “ON” kan (lihat Gambar 14 berikut ini)

Gambar 14. Diagram Dark Methode Synchronizing

b. Zero Volt Methode.

 Seperti pada Bulbs Methode, tetapi hanya satu buah Volt-meter dipasang pada salah satu phase, Volt-meter akan terbaca sesuai dengan besar selisih tegangan Generator dengan jala-jala dan berubah-ubah sesuai dengan selisih frekuensi yang terjadi. Jika Volt-meter stationer pada angka “0” Volt, artinya bahwa tegangan dan frekuensi Generator telah sama dengan jala-jala, dan Generator bisa diparalel (lihat Gambar 15 berikut ini)

Gambar 15. Diagram Zero Volt Methode

c. Hybrid Circuit Synchronizing Methode.

 Pada rangkaian ini satu buah lampu di hubungkan pada satu phasa, dan 2 buah lampu dihubungkan antar phasa dari phasa yang lain, putaran medan Generator mengakibatkan lampu menyala (berkedip). Arah putaran lampu yang menyala menunjukkan proses sinkronisasi Generator, lampu akan menyala berkedip bergantian dengan pelan atau cepat tergantung dari beda potensial dan frekuensi. Adapun yang terjadi antara Generator yang disinkron dengan jala-jala adalah sebagai berikut : jika lampu 1 telah padam, dan 2 lampu lainnya hidup, maka menunjukkan bahwa Generator telah sinkron dengan jala-jala, dan Generator telah siap untuk diparalel (lihat Gambar 16 berikut ini)

Gambar 16. Diagram Hybrid Circuit Synchronizing Methode

4.5.3.  Mengatur Arus Beban.

 Cara untuk memindah beban dari Generator I ke Generator lainnya yang telah bekerja paralel tidaklah mudah dilakukan. Pekerjaan ini harus dilaksanakan dengan pengaturan secara teliti dan sungguh-sungguh teratur, olehkarena bila cara pengaturan dan penambahan beban dari Generator-Generator ini tidak teratur, maka bisa jadi salah satu Generator tersebut akan berubah menjadi Motor. Bila hal ini terjadi, maka Generator tidak lagi memberikan tenaga listrik, akan tetapi memberikan tenaga mekanis.

Olehkarena Generator tersebut diputar oleh tenaga penggerak berupa Mesin Diesel atau mesin lainnya, sementara Generator itu sendiri mengeluarkan tenaga mekanis (karena berubah jadi Motor), maka akibatnya tenaga mekanis dari mesin penggerak dan generator akan saling berbenturan satu dengan yang lainnya, sehingga dapat menyebabkan bahaya yang besar yaitu : kemungkinan mesin penggerak dapat meledak.

Untuk lebih jelasnya marilah kita ikuti dengan seksama bagaimana cara mengatur pemindahan beban dari Generator-Generator tersebut sebaik-baiknya. Kita umpamakan saja bahwa Generator I dan Generator II telah bekerja paralel. Selanjutnya Generator I sedang menerima beban penuh dari pemakaian, sedangkan Generator II baru saja kita hubungkan paralel, yang selanjutnya memindah seluruh beban Generator I dan setelah itu Generator I akan kita berhentikan. Bila kedua Generator tersebut telah bekerja paralel bersama-sama, maka tidak akan ada perbedaan tegangan, frekuensi maupun phasanya dari kedua generator tersebut. Jadi penunjukkan Volt-meter dan Frekuensi-meter dari masing-masing panel Generator tersebut adalah sama, masing-masing yaitu : 380 Volt dan 50 Hertz, demikian juga Volt-meter Nol akan menunjukkan pada posisi nol-nya karena Generator I sedang menerima beban penuh. Penunjukkan kilo Watt-meter dan Ampere-meter dari Generator tersebut adalah maksimum. Sedangkan penunjukkan kila Watt-meter dan Ampere-meter Generator II adalah Nol, karena Generator II masih berbeban kosong.

Pada prinsipnya untuk memindahkan beban dari Generator I ke Generator II tersebut dengan sebaik-baiknya adalah hanya dengan cara mengurangi atau menambah kecepatan putaran dari masing-masing Generator. Dengan demikian mengatur kecepatan berarti mengatur frekuensi. Dalam mengatur kecepatan putar Generator-Generator tersebut harus teratur bergantian sambil mengawasi perkembangan naik turunnya masing-masing frekuensi-meter.

Pertama-tama yang harus kita kerjakan pada waktu memulai memindahkan beban ialah dengan menambah kecepatan putar Generator II lebih dulu, dan bukan dengan cara melepas beban dari Generator I lebih dulu, dengan maksud jangan sampai terjadi pengejutan dari beban sendiri terhadap Generator. Demikan seterusnya berturut-turut kita lakukan sambil memperhatikan perubahan penunjukkan dari masing-masing frekuensi-meter.

Pada penjelasan diatas telah diuraikan bahwa kita mulai terlebih dulu dengan menambah kecepatan putar dari Generator II, yangmana hal ini akan menyebabkan frekuensi-meter Generator II akan naik. Olehkarena Generator I dan Generator II sedang bekerja paralel, maka frekuensi-meter Generator I akan ikut naik. Selanjutnya kita kurangi kecepatan putar Generator I dan secara otomatis frekuensi Generator I akan segera turun dan diikuti oleh penurunan frekuensi Generator II.

4.5.4.      Pararel unit-unit generator yang berkapasitas daya berbeda.

Pada pemilihan unit-unit generator yang bekerja secara paralel, selama ini yang sering dilakukan adalah generator yang memilikiu kapasitas daya sama. Dimana dengan kesamaan kapasitas tersebut diperkirakan akan lebih menguntungkan dalam operasional dan pemeliharaan. Namun pada pemilihan unit-unit generator yang bekerja secara paralel tidak menutup kemungkinan akan diperoleh nilai yang lebih baik  dilihat dari segi teknik maupun ekonomis dengan penggunaan kapasitas daya berlainan pada operasional unit-unit Generator secara paralel. Pada operasional paralel Generator harus diperhitungkan adanya arus beban pada masing-masing  Generator sewaktu mendapatkan beban.

Berikut dijelaskan distribusi pembebanan yang terjadi pada 2 (dua) generator yang bekerja secara paralel :

a.       Saat tak berbeban.

 Pada paralel Generator yang tak berbeban, dapat digambarkan pada sebuah   rangkaian seperti ditunjukkan pada Gambar 17 berikut :

Gambar 17. Rangkaian paralel Generator tanpa beban

Dari Gambar 17 di atas arus I akan sama dengan nol disebabkan tak berbeban. Dengan hukum Kirchoff :

      I = I₁ + I₂                     dimana : I =0

I₁ = -I₂

Apabila  I₁ + I₂  ¹ 0 maka arus akan balik mengalir ke generator yang berkapasitas lebih rendah. Arus ini disebut arus sinkronisasi, secara metematis dapat dikembangkan dengan persamaan sebagai berikut :

      V = E₁ – I₁Z₁ = E₂ – I₂ Z₂

       E₁ – E₂ = I₁Z₁ – I₂Z₂

       E₁ – E₂ = I₁Z₁ + I₁Z₂

       E₁ – E₂ = I₁ (Z₁ + Z₂ )

I₁ = (E1-E₂)/ (Z₁+Z₂ )

I₁ = (E1-E₂) / (Z₁+Z₂) dan I₂ = (E₁ – E₂) / (Z₁ +Z₂)

Jika kedua persamaan tersebut terpenuhi pada kedua generator telah sinkron sehingga dapat bekerja secara paralel. Apabila tidak terpenuhi, maka belum diperkenankan untuk dipararel sebab fasor tidak sama dengan dari tegangan

b.      Saat berbeban

Rangkaian paralel generator dapat dilukiskan dalam rangkaian seperti ditunjukkan pada Gambar 18 berikut ini :

Gambar 18. Rangkaian paralel Generator berbeban

Dari Gambar 18 diatas dapat dibuat persamaan :

  V = E₁ – I₁Z₁ = E₂ – I₂ Z₂

E₁ – E₂ = I₁Z₁ – I₂Z₂ dimana I = I₁ + I₂ dan V = I.Z

Maka   : E₁ = I₁ Z₁ + V

             = I₁Z₁ + I.Z

        E₁  = I₁ (Z₁ + Z) + I₂Z

Dan       E₂   = I₂ Z₂ + V

          E₂  = I₂ Z₂ + I.Z

          E₁  = I₁ Z + I₂ (Z₂ +Z)

Sehingga dapat diperoleh harga I₁ = (E₁ – V) /Z₁ dan I₂ = (E₂ – V) /Z₂

Berdasarkan persamaan di atas, besar arus pembebanan tergantung faktor impedansi ( Z₁ dan Z₂ ) dan tegangan pembangkit pada kumparan jangkar. Pada rangkaian pararel Generator dengan tegangan sama maka arus pembebanan seperti ditunjukkan pada Gambar 19 berikut ini :

Gambar 19. Paralel Generator dengan output tegangan sama

Beban akan menarik arus (I) yang akan ditanggung bersama-sama oleh kedua generator, biasanya arus pembebanan masing-masing generator I₁ dan I₂ akan sama dengan :

    I = I₁ + I₂

Dengan tegangan sama maka :

V₁ – V₂ = 0, sehingga V₁ = V₂

V₁ – I Z_beban  = 0, maka I = V₁ / Z_beban atau I = V₂/Z_beban

Sifat generator akan selalu berusaha memenuhi arus pembebanan, maka arus pembebanan I akan ditanggung secara merata pada kedua unit generator.

Kejadian seperti tersebut diatas untuk kapasitas daya sama tidak menjadi permasalahan, sebab masing-masing generator akan menanggung arus di bawah kapasistas nominal atau lebih besar sedikit yang tidak membahayakan genarator yang beroperasi. Namun untuk unit-unit generator yang dipararel dengan kapasitas daya berbeda, tentunya hal tersebut akan membahayakan. Karena arus yang ditarik besarnya sama oleh masing masing generator sehingga pada saat beban tertentu, salah satu generator telah mencapai kondisi nominal sedangkan generator yang lain belum. Apabila dari kondisi tersebut beban ditingkatkan lagi, maka generator yang sudah pada kondisi nominal akan mengalami over load, sedang generator yang lain masih mapu menanggung beban yang ada. Kejadian seperti ini akan mengabitkan hubungan pengatur pada generator kapasitas lebilh rendah akan mengalalmi gangguan.

4.5.5.      Ketentuan kerja paralel Generator di kapal

Seperti penjelasan di atas, bahwa paralel generator dengan beda kapasitas maka pada saat mendapat beban maksimal, akan mengakibatkan kelebihan beban bagi Generator yang mempunyai kapasitas lebih rendah.

Di kapal telah terdapat ketentuan tentang unit generator yang bekerja secara paralel, ditentukan bahwa pada paralel generator, perbedaan daya aktif rata-rata dari masing-masing generator tidak boleh lebih dari 10 % dan keluaran daya reaktif setiap generator, dimana hal ini untuk generator yang memiliki kapasitas daya sama. Sedangkan untuk generator yang memiliki kapasitas daya berbeda maka perbedaan keluaran daya reaktif dari masing-masing generator tidak boleh lebih kecil dari 15 % dari keluaran daya reaktif generator kapasitas lebilh besar dan tidak boleh lebih kecil 25 % dari keluaran daya reaktif generator kapasitas lebih kecil. Ketentuan tersebut dimaksudkan untuk menjaga keamanan terhadap terjadinya beban lebih pada operasinal pararel generator khususnya yang memiliki kapasitas daya berbeda.

4.5.6.   Petunjuk Cara Mengoperasikan Panel GenSet Manual

            Paralel Operation 2 GenSet

Daftar Komponen.

§  1 buah Freestanding Box 3 cel

§  6 buah Ampere-meter

§  6 buah Current Transformer

§  2 buah Volt-meter 0-500 Volt

§  2 buah  Volt-meter Selector Switch (VSS)

§  2 buah Speed Adjusting Switch

§  2 buah kW-meter

§  2 buah Cos - meter

§  2 buah Hour Counter

§  2 buah Emergency Push Button Stop

§  2 buah Circuit Breaker GenSet + Auxiliang Switch

§  2 buah Undervoltage

§  1 buah Circuit Breaker Outgoing + Aux

§  12 buah Fuse 4A

§  4 buah Pilot Lamp 220 Volt AC

§  1 buah Double Volt-meter

§  1 buah Double Frequency-meter

§  1 buah Nol Volt-meter

§  1 buah Synchronizing Switch (MCB ip 6A)

§  2 buah Reverse Power Relay (SEG)

§  1 buah Relay My-4 220 Volt AC.

Diagram Listrik 2 GenSet Manual Parallel Operation seperti ditunjukkan pada Gambar 20 (lampiran J). Sebelum kita jalankan GenSet, terlebih dahulu lakukan pemeriksaan terhadap beberapa hal sebagai berikut :

n  Air pendingan mesin di radiator, apakah cukup airnya.

n  Periksa level oli pelumas, apakah masih diatas level minimum.

n  Periksa GenSet keseluruhannya, dikhawatirkan ada alat kerja dan lain-lain yang tidak perlu diatas GenSet.

Apabila sudah yakin (pasti) aman, maka lakukan hal-hal sebagai berikut :

      Start satu GenSet secara manual

      Volt-meter bergerak sampai 380 Volt (posisi volt-meter selector switch R-S)

      Frekuensi harus menunjuk 50 Hertz, kalau kurang atau lebih atur dengan Speed Adjusting Switch (SAS) untuk mendapatkan 50 Hertz.

      Pilot Lamp Off menyala.

      Hour Counter (HC) menunjukkan lamanya jam kerja GenSet.

      Cos  meter harus menunjukkan pada posisi sekitar 1.

      Ampere-meter dan kilo Watt-meter menunjuk nol.

Kemudian siap untuk meng-“ON”-kan (mengaktifkan) Circuit Breaker QG seperti berikut :

      Adakalanya posisi handle Circuit Breaker ada ditengah (posisi trip), karena terpasang Under-Voltage.

      Jika demikian kita tekan terlebih dahulu handle-nya kebawah, setelah itu tekan keatas, maka lampu indikator ”ON” menyala (hidup).

      GenSet siap dibebani.

      ”ON”-kan Circuit Breaker QO (Out-Going).

      Jika ada beban, Ampere-meter bergerak naik, begitu juga dengan kilo-Watt meter yang penunjukkannya sesuai dengan rumus : kW = Volt x Ampere x  x Cos .

      Seandainya ketiga Ampere-meter penunjukkannya tidak sama, sudah dapat dipastikan pada rangkaian instalasi diluar, beban L1-L2-L3 nya tidak seimbang.

Selanjutnya sekarang beban akan ditambah menjadi lebih besar dari kapasitas satu GenSet, maka untuk itu perlu dibantu oleh GenSet yang satunya (lainnya). Dengan kata lain GenSet dioperasikan secara paralel. Start GenSet satunya, kemudian lakukan seperti pada GenSet yang pertama. Dibawah ini ditunjukkan diagram fasor tegangan 3 phasa dari kedua GenSet (lihat Gambar 21).

Gambar 21. Diagram Phasor Tegangan 3 phasa dari 2 GenSet.

Syarat paralel GenSet adalah sebagai berikut :

Ø    Tegangan dan frekuensi harus sama dengan GenSet yang akan diparalelkan.

Ø    Pergeseran phasa dari kedua GenSet harus nol, berimpit yang dilukiskan secara vektor (phasa R dari GenSet 1 harus berimpit dengan phasa R dari GenSet 2 dengan cara mengatur SAS dan berpedoman pada frekuensi 50 Hertz).

Ø    Nol-Voltmeter harus menunjuk angka nol, yang berarti kedua GenSet sudah Sinkron.

Ø    Double Volt-meter, Double Frequency-meter, dan Nol-Voltmeter harus di Switch- On oleh Synchronizing Switch.

Ø    Lakukan kerja paralel GenSet dengan cara meng-on kan Circuit Brekar saat Nol-Voltmeter menunjuk angka nol.

Sekarang keadaan kedua GenSet sudah paralel , tetapi GenSet yang masih baru masuk kerja paralel penunjukkan Ampere-meter masih nol. Dengan cara menaikkan speed (SAS) GenSet yang baru masuk kerja paralel dan menurunkan sedikit speed GenSet pertama, maka akan terjadi pengambil-alihan beban. Selanjutnya apabila beban sudah seimbang, maka pengaturan SAS sudah tidak perlu dilakukan lagi kecuali bila beban bertambah yang mengakibatkan menurunnya Frekuensi, sehingga perlu ditambah speed dari kedua GenSet.

Pengaman GenSet.

a. Reverse Power Relay (RPR).

            Reverse Power Relay bekerja bila saat kedua GenSet yang sedang kerja parelel tiba-tiba salah satu GenSet menurun tenaganya (Daya) atau tiba-tiba berhenti. Dengan demikian GenSet tersebut tidak dapat membantu memberi arus, malah GenSet tersebut menerima  arus. Oleh sebab itu fungsi dari Reverse Power Relay adalah mengamankan GenSet terhadap adanya arus balik dengan cara meng-Off-kan Circuit Breaker secara otomatis, sehingga hal yang tidak diinginkan oleh GenSet dapat dicegah (lihat Gambar 22 lampiran K).

b. Under Voltage.

            Under Voltage letaknya ada didalam Circuit Breaker. Bila Circuit Breaker ada Under Voltage-nya, maka untuk meng-On-kan Under Voltage harus diberi tegangan terlebih dahulu, setelah itu Handle On dapat di-On-kan. Selanjutnya bila tiba-tiba tegangan tersebut hilang, maka Circuit Breaker akan Trip (Off), dan untuk mempersiapkan On kembali harus di Reset terlebih dahulu Handle-nya. Oleh sebab itu fungsi dari Under Voltage pada Circuit Breaker adalah mengamankan GenSet terhadap hilangnya tegangan yang diberikan ke Under Voltage pada Circuit Breaker secara tiba-tiba dengan cara meng-Off-kan Circuit Breaker secara otomatis, sehingga hal yang tidak diinginkan oleh GenSet dapat dicegah.

 4.5.7.  Petunjuk Cara Mengoperasikan Panel GenSet Manual &

            Full Automatic Start /Stop & Paralel Operation 2 GenSet.

Daftar Komponen.

§  6 buah Ampere-meter

§  8 buah Current Transformer

§  2 buah Volt-meter 0-500 Volt

§  2 buah Volt-meter Selector Switch

§  2 buah Frequency-meter

§  2 buah Speed Adjusting Switch

§  2 buah kW-meter

§  2 buah Cos -meter

§  2 buah Hour-meter

§  2 buah Circuit Breaker + Motorize + UVT + AUX (QG₁ + QG₂)

§  1 buah Circuit Breaker + Motorize + UVT + AUX (QO)

§  2 buah Reverse Power Relay (RPR) SEG

§  1 buah Frequency Monitor (FN) SEG

§  1 buah Synchronizing Monitor (Sy) SEG

§  1 buah Double Volt-meter

§  1 buah Double Frequency-meter

§  1 buah Nol Volt-meter

§  1 buah Synchronizing Switch (Man-Off-Auto)

§  15 buah Relay My-4 220 Volt AC

§  1 buah Load Balancing Unit (WLA) SEG

§  1 buah Frequency Regulator (SFG) SEG

§  2 buah AMF NP 2-2 (SEG)

§  22 buah Relay My-4 24 Volt DC

§  3 buah MCB ip 6A

§  20 buah Fuse 4A

§  6 buah Pilot Lamp 220 Volt AC

§  1 buah Push Button On

§  1 buah Push Button Off

§  2 buah Ampere-meter DC 0-15 Ampere

§  2 buah Volt-meter DC 0-30 Volt

§  1 buah Horn DC 24 Volt

§  1 buah Over & Under Current (T-2600) Selco

§  1 buah Selector Switch 2p (Man-Off-Auto)

§  1 buah Selector Switch 1p (Man-Off-Auto)

Cara mengoperasikan manual paralel operation 2 GenSet  adalah sama halnya dengan cara yang sudah dijelaskan sebelumnya, tetapi untuk panel ini posisi semua Selector Switch pada posisi Manual (Man.)

a. Auto Paralel Operation.

            Sebetulnya tidak sulit cara mengoperasikannya, tidak seperti Manual Operation. Dengan hanya memposisikan Selector Switch pada posisi Auto (lihat Gambar 23 lampiran L), maka bila suplai tenaga listrik dari PLN mati (Off) :

      Kedua GenSet  secara  Automatic, Start.

      Automatic System Parallel Operation bekerja.

      Circuit Breaker Leader secara Automatic, On.

      Circuit Breaker Follower secara Automatic, On.

      Apabila ada beban (Load), Automatic Load Balancing bekerja.

      Apabila Load dibawah 30 %, GenSet Follower Stop.

      Apabila Load Leader naik lagi menjadi 80 %, GenSet Follower Start dan Parallel.

      Apabila suplai tenaga listrik dari PLN On kembali, maka Circuit Breaker GenSet yang sedang On menjadi Lepas (Off).

Selector Switch pada posisi Auto adalah : SS, Sy.Sw., AMF (tombol auto pada modul), sedangkan SSL (Switch Selector Leader) untuk memilih GenSet mana sebagai Leader dan mana yang sebagai Follower. Oleh karena Leader yang terus bekerja selama suplai tenaga listrik dari PLN padam, sedangkan Follower bekerja bila dengan load 80 %, maka Follower akan membantunya dan bila load menurun menjadi 30 %, maka Follower akan Stop. Alat yang dipakai adalah Over & Under Current Relay. Sedangkan sebagai pengatur Start dan Stop GenSet adalah AMF (Automatic Main’s Failure) lihat Gambar 24 lampiran M. AMF tersebut dapat dikendalikan dari :

      Suplai tenaga listrik PLN 3 Phasa, maksudnya adalah apabila suplai tenaga listrik PLN padam salah satu  Phasa saja, maka GenSet Start, dan bila suplai tenaga listrik PLN kembali normal 3 Phasa, maka GenSet Stop.

      Over & Under Current, maksudnya adalah bila leader Over Current  > 80%, GenSet Start, tetapi apabila leader < 30% GenSet Stop (lihat Gambar 25 lampiran N).

b. SFG-Frequency Monitor Unit.

            Alat ini dipergunakan sebagai panutan GenSet  Leader  terhadap setting yang telah kita tetapkan, misalnya setting ditetapkan pada frekuensi sebesar 50 Hertz, maka apabila GenSet Leader Frequency-nya berada dibawah atau diatas 50 Hertz, setelah itu GenSet Follower akan mengikutinya melalui WLA karena pengaruh Load, maka SFG tersebut yang akan mengaturnya menjadi 50 Hertz (lihat Gambar 26 lampiran O).

c. WLA-Load Balancing Unit.

            Apabila kedua GenSet sudah paralel, maka alat ini juga berfungsi sebagai pengatur kecepatan GenSet, agar dapat mengambil Load dari Leader kepada Follower sehingga menjadi seimbang (lihat Gambar 27 lihat lampiran P).

d. Amper-meter DC (A).

            Meter (alat ukur) ini akan mengukur besaran berapa Ampere DC arus yang mengisi Battery Diesel.

e. Volt-meter DC (V).

            Meter (alat ukur) ini akan mengukur besaran berapa Volt DC tegangan Battery Diesel.

e. Battery Charger (Bc).

            Alat ini dipergunakan sebagai pengisi arus ke Battery Diesel, yang diperoleh dari suplai tenaga listrik PLN (lihat Gambar 28 lihat lampiran Q).