Sistem Eksitasi Generator Sinkron – Part VII

Setelah memahami arsitekur sebuah AVR, maka pemahaman terhadap aksi yang dilakukan oleh sebuah AVR adalah menjadi cukup penting. Tidak semua AVR akan bekerja berdasarkan penjelasan di bawah, namun kebanyakan akan memiliki alur dan topologi yang hampir sama.

Control Action pada Sistem AVR

4 bagian AVR yang telah disebutkan dalam bagian sebelumnya, bekerja secara sinkron untuk menghasilkan kinerja AVR sesuai dengan desain. Malfungsi pada satu bagian akan mempengaruhi performansi dari keseluruhan struktur. Bagian-bagian tersebut melakukan serangkaian aksi berdasarkan program yang didesain. Berikut adalah aksi-aksi yang dilakukan oleh AVR:

Measuring action (aksi pengukuran)

Adalah aksi yang dilakukan oleh sistem instrumentasi, yang selanjutnya akan digunakan oleh AVR untuk melakukan aksi selanjutnya. CT (current transformer), PT (potential transformer), insulation monitoring, DC current monitoring dan sebagainya adalah contoh-contoh peralatan yang melakukan aksi control. Namun, bagian yang cukup krusial adalah CT dan PT; dimana keduanya digunakan untuk mengatur arus (I) dan tegangan (U) pada terminal stator generator utama. Dari kedua besaran tersebut, setelah melalui beberapa filter, maka akan didapatkan beberapa besaran turunan sebagai berikut:

-    Daya aktif (P)

-    Daya reaktif (Q)

-    Daya kompleks (S)

-    Frekuensi (f)

-    Arus aktif (I_g)

-    Arus reaktif (I_b)

-    Power factor / PF (cosφ)

Dari pengukuran DC, didapatkan 2 besaran:

-    Tegangan eksitasi (U_f)

-    Arus eksitasi (I_f)

Limitation action (aksi limitasi)

Ada beberapa besaran yang dibatasi oleh AVR agar sistem tetap bekerja pada daerah yang aman. Untuk memenuhi keperluan tersebut, beberapa modul limitasi harus diaplikan, antara lain:

1.   Overexcitation Limiter

Beberapa referensi menyebut limitasi ini dengan nama Excitation Current Limiter  karena modul ini berfungsi untuk menjaga arus eksitasi DC (I_f) agar tidak melebihi nilai desainnya sehingga akan menyebabkan exciter  menjadi overload.  Selain itu, malfungsi pada modul ini juga akan menyebabkan gangguan di generator utama, yaitu tegangan stator yang terlalu tinggi (pada kondisi no-load) atau nilai daya reaktif Q yang terlalu besar. 

Gambar 15. Karakteristik Respon Overexcitation Limiter

Pada umumnya, threshod value limiter ini adalah 105% dengan respon inverse time characteristic sebagimana ditunjukkan dalam gambar 15. Jika delay time terpenuhi, maka nilai arus eksitasi I_f akan diturunkan di bawah 105%.

Untuk meningkatkan performansi dari AVR (ketika tegangan grid mengalami breakdown), biasanya AVR memiliki kemampuan untuk melakukan field forcing, yaitu AVR melakukan suplai eksitasi maksimum dalam waktu singkat. Nilai yang umum digunakan adalah 150% selama 10s. Nilai tegangan dan arus eksitasi sebesar 150% dari nilai nomilanya dikenal dengan ceiling voltage atau ceiling current.

Pada kurva kapabilitas, limitasi ini bekerja di kuadran satu bagian atas sebagimana gambar 16.

Gambar 16. Area Kerja beberapa Limiter dalam Capability Curve

2.   Underexcitation Limiter

Apabila eksitasi terlalu rendah, maka generator akan beroperasi di kuadaran 4 dan akan terlalu negatif. Apabila melebihi nilai seting, maka generator akan mengalami trip yang disebabkan oleh Underexcitation protection. Dengan demikian, limiter ini bertugas agar generator tetap bekerja di area yang diinginkan atau mengembalikan titik operasi. Pada gambar 16, daerah kerja limiter ini ditunjukkan oleh daerah kuadran 4.

3.   Stator current limiter

Limiter ini bertanggung jawab untuk memonitor arus generator utama (I) agar stator tidak mengalami overload. Pada gambar 16, kinerja limiter ini ditunjukkan oleh capability curve line antara kuadran 1 dan 4.

4.   Overflux Limiter (U/f Limiter)

Pada sebuah pembangkit, generator biasanya terhubung ke sebuah trafo GT (generator transformer). Trafo adalah peralatan listrik yang sensitif dengan perubahan flux magnet karena akan mempengaruhi rugi inti besi. Untuk menjaga nilai flux yang konstan, maka AVR dilengkapi dengan U/f limiter yang berfungi untuk menjaga flux (sebanding dengan U/f) agar berada di bawah nilai maksimum. Apabila  nilai U/f di atas batas maksimum, maka AVR akan mengatur besarnya tegangan agar nilai U/f di bawah nilai maximum. Namun, besarnya range U adalah terbatas, untuk kebutuhan praktis biasanya digunakan 90-110%. Contoh karakteristik U/f limiter ditunjukkan pada gambar 17.

 

Gambar 17. Karakteristik Respon U/f Limiter

 Aksi-aksi yang dilakukan AVR akan dibahas pada bahasan selanjutnya.

Malang, 27 September 2015 13:02