## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## Perhitungan Penentuan Kerusakan Stator Generator Pada Pt. X
Badaruddin, Rahmad Noviali Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Mercubuana Jakarta bsulle@gmail.com
Abstrak — PLTU  atau  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  PT.  X merupakan    proyek  percepatan  energi  10.000  MW  Tahap  1, pembangkit  dengan  bahan  bakar  batu  bara  mempunyai kapasitas  terpasang  3  x  330  MW,  terletak  pada  desa  sumur adem, kecamatan sukra kabupaten PT. X, jawa barat. Unit yang sudah beroperasi setelah FYI (First Year Inspection) pada tahun 2011  hingga  sekarang.  PLTU  PT.  X  telah  mengalami  beberapa kegagalan  peralatan  dalam  beroperasi,  namun  yang  terbesar adalah  peralatan  utama  yaitu  Generator  pada  Main  Turbine Generator.  Salah  satu  permasalahan  yang  terjadi  pada Generator  adalah  kerusakan  stator  winding,  kerusakan  stator winding  terjadi  akibat  overheating,  sehinga  generator  proteksi bekerja  dengan  sinyal  generator  earth  faut  (64S).  Temperature stator  winding  mempunyai  batas  nilai  sebesar  ≤65°C,  gagalnya sistem pendinginan di stator winding bisa terjadi dengan adanya penumpukan material asing atau fouling pada line cooling stator winding.  Data  tersebut    didapatkan  dengan  studi  analisis kerusakan  serta  melakukan  pengujian  peralatan  pada  stator winding,  dengan  dilakukan  Visual  cek,  HV  Test  Assement,  dan Flow  rate  pada  line  stator  cooling  generator.  Hasil  dari  analisa ini ialah Life Cycle Cost dalam retrofit stator winding generator.
Kata Kunci— Stator Winding, Over Heating, Studi Analisis

## I. P ENDAHULUAN
Energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  generator  bisa  berupa Listrik  AC  (listrik  bolak-balik)  maupun  DC  (listrik  searah), tergantung  desain  yang  diinginkan.  Dalam  desain  operasinya, generator  tidak  terlepas  dari  berbagai  gangguan  sistem,  salah satu  gangguan  yang terjadi pada generator PLTU PT. X pada tanggal  23  Februari  2016  adalah  Stator  Winding.  Kerusakan pada stator winding bisa dikatakan jarang sekali terjadi dalam generator  sampai  crack  atau  fatique  material,  karena  stator adalah elemen diam yang tidak berputar seperti halnya Rotor. Frekuensi  stator  fault  atau  crack  bisa  terjadi  hanya  20%  saja yang mengalaminya.
Setiap  isolasi  mempunyai  ambient  temperature  dan berbeda-beda,  temperature  berkaitan  sekali  dengan  cooling, coolingpun  sangat  bergantung  pada  media  pendinginannya, media  pendingin  pada  stator  winding  adalah  air  demin  (  air demineralisasi), jumlah dan kecepatan distribusi stator cooling yang tidak optimal sangat mempengaruhi kenaikan temperatur stator winding.
Tujuan  penelitian  Penelitian  ini  adalah  untuk  mengurangi kegagalan  peralatan  kembali  pada  Stator  Winding  Generator yang berakibat kerusakan isolasi karena Over Heating, dengan cara dilakukan perbaikan dan improvement pada water cooling system  guna  mengembalikan  dan  menjaga  kehandalan  serta efisiensi pada unit pembangkit
Berdasarkan  latar  belakang  dan  data  diatas,  maka  dalam Penelitian  ini  akan  dibahas  penyebab  utama  pada  kerusakan Stator Winding  Generator serta perhitungan  ketahanan isolasi Stator Winding Generator.

## II. L ANDASAN T EORI

## A. Generator
Generator merupakan mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik, Tenaga kinetik bisa berasal dari panas, air,  uap,  dll,  Prinsip  kerja  generator  tersebut  adalah memanfaatkan  adanya  perubahan  fluks  magnetik  (ΔΦB) sebagaimana yang dikemukakan oleh hukum induksi faraday Generator  yang  digunakan  pada  PLTU  PT.  X  adalah generator AC 3 Phasa, dan mempunyai penguat medan magnet berupa Exiter ( Sistem Exsitasi).
Sistem  eksitasi  adalah  sistem  pasokan  listrik  DC  sebagai penguatan  pada  generator  listrik  atau  sebagai  pembangkit medan  magnet,  sehingga  suatu  generator  dapat  menghasilkan energi  listrik  dengan  besar  tegangan  keluaran  generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya
Bagian-bagian generator
• Stator
Stator adalah bagian yang diam. Memiliki alur-alur sebagai tempat  meletakkan    lilitan    stator.    Lilitan    stator    berfungsi sebagai    tempat    GGL  (Gaya  Gerak  Listrik)  induksi.  Dan winding generator adalah tempat belitan dalam membangkitkan energi listrik

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## Gambar 1. Winding Generator
• Rotor
Rotor  adalah  bagian  yang  berputar,  pada  bagian  ini terdapat  kutub-  kutub  magnet  dengan  lilitannya  yang  dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikat-sikat

## Rumus nilai isolasi generator di setiap phasa
Dimana : R       = Tahanan isolasi minimal.
U = Tegangan kerja. Q = Tegangan Megger. 1000 = Bilangan tetap.
2,5    = Faktor Keamanan (apabila baru).
4. Sistem pendingin generator
Pendingin  merupakan  sistem  utama  pada  mesin  yang berputar,  parameter  sistem  pendingin  di  PLTU  untuk Generator,  Sistem  pendinginan  generator  menggunakan  gas hidrogen (H2) sebagai medium jauh lebih efektif dibandingkan  mendinginkan  generator  menggunakan  udara, Untuk  menyerap dan  membuang panas (disipasi)  yang timbul didalam alternator yang sedang beroperasi dapat menggunakan media pendingin
Tabel 1. Parameter Pendingin Sistem Generator Nama Sistem Poin Unit Keterangan Hidrogen 36 m 3 /s Range Aliran 2430 kW Loses yang dijinkan 0,3 Mpa Range Tekanan 4 Group Coolers Slot Deionized water 60 m 3 /h Total Range Aliran (Winding) 9 m 3 /h Aliran
yang dijinkan koneksi coolers 1135 kW Loses yang dijinkan
2 pieces Coolers Slot Raw water 38 °C Range temperature 325 m 3 /h Hydrogen untuk coolers 120 m 3 /h Laju  aliran  untuk  water coolers
Untuk  stator  winding,  media  yang  di  pakai  adalah  air demineralisasi,  prosesnya  menggunakan  peralatan  sistem “Stator  Cooling  Generator  System”  stator  cooling  generator berfungsi untuk memompakan aliran fluida water menuju box cooler generator untuk  memindahkan  menukar panas didalam stator winding, menuju panas keluar dari stator winding
Air  yang  keluar  dari  stator  winding  didingankan  kembali oleh  Heat  Exchanger,  HE  adalah  salah  satu  bagian  sistem pendingin  close  loop  dari  stator  cooling  generator.  Heat exchanger  sangat  tergantung  dari  kecepatan  flow  dan banyaknya  plate  pada  Heat  exchanger,  semakin  banyak  plate dan  kecepatan  maka  semakin  cepat  juga  perpindahan  panas yang di tukarkan.

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN

## A. Investigasi Masalah
Pada  tanggal  23  Februari  2016,    Jam  23.30  WIB  Saat Operasi  Normal  dengan  beban  Full  load  330  MW,  tanpa  ada indikasi apapun generator  menjadi trip dan muncul alarm trip Relay Stator Earth Fault (64 S) pada panel proteksi generator A&B,  Sehingga  Generator  Lepas  sinkron  dari  jaring-jaring listrik. Dampak yang terjadi jika cooling mengalami ganguan, maka  over  heating  pasti  terjadi,  secara  cepat  menyebabkan peralatan tersebut fail atau trip, batasan suhu temperature yang dizinkan adalah <65°C pada stator winding generator
Tabel 2. Stator winding cooling Stator core ≤ 100 ° C Coper shield ≤ 115 ° C Between stator winding ≤   90 ° C Outlet water of stator winding ≤   65 ° C Outlet water of stator Lead ≤   65 ° C Cold hydrogen ≤   46 ° C Hot hydrogen ≤   67 ° C

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479

## B. Flow Chart

## Dilakukan alur peneltian dalam bentuk flowchart
Gambar 2. Flow Chart IV. A NALISA DAN P EMBAHASAN
Gambar 3. HV Test Electrical
Prosedur pengujian isolasi generator HV test ini dilakukan dengan  menginjeksikan  tegangan  DC  sebesar  50  KV  untuk coil  yang  lama  (Standart  cina  Only)  Ke  Coil  yang  di  uji selama 1 menit
Menurut    Standart  IEEE  Pengujian  HV  Test  yang  di ijinkan  Pada  Winding  Generator  untuk  tegangan  AC (2xVnominal+1KV),  dan  untuk  tegangan  DC  (1.7x  1.5  x  V nominal)
Bahwa  dari  data  diatas  terdapat  kegagalan  isolasi  pada phasa S, setelah dinject arus Pi 2500 V, hasil tahannya phas S adalah PI 0,98 dan R 30.6 KΩ, dibawah standar (52 KΩ)
Hasil diatas dilakukan dengan perhitungan manual, standar minimal  isolasi  generator  untuk  tegangan  kerja  240  V, memiliki minimal isolasi sebesar 57 KΩ
Terjadi  kegagalan  isolasi  di  phasa  S,  yang  menyebabkan relai proteksi bekerja dengan status “ Stator Earth Fault” maka cara  yang  dilakukan  untuk  memperbaiki  isolasi  yang  sudah rusak,  dilakukan  metode  Retrofit,  dengan  menghitung  Biaya penggantian, Investasi serta Life Cycle Cost.

## V. K ESIMPULAN
Berdasasrkan  data  “Studi  Analisis  Kerusakan  Stator Winding  Generator  Unit#1  Pada  PT.  X”  bahwa  dapat disimpulkan:
1.  Kegagalan  isolasi  stator  winding  nilai  hasil  tahannya phasa  S adalah PI 0,98 dan R 30.6 KΩ, dibawah standar  (57 KΩ)  yang  menyebabkan  resin  generator  meleleh  akibat tegangan  kerja  generator  dibawah  sistem  240  V  (isolasi resistansi)  yang  berdampak  kenaikan  temperature  pada winding generator menjadi panas berlebih.
2.  Dilakukan  retrofit  dengan  melakukan  kajian  finansial dengan  metode  Life  Cycle  Cost  dari  beberapa  vendor  yang diundang,  OEM  dan  NON  OEM,  sehingga  mempunyai  3 Alternatif,  Penggantian  OEM,  Penggantian  NON  OEM  dan Pengantian  Gabungan  OEM  dan  NON  OEM,  alternatif  yang diambil  adalah  Pengantian  Gabungan  OEM  dan  NON  OEM karena nilai Efectiveness (EFF) 21,168 %
3.  Studi  analisis  ini  sangat  membantu  untuk  mendapatkan pendekatan  masalah,  dan  bisa  menjadi  studi  kasus  jika  ada unit  lain  yang  mengalami  kerusakan  peralatan  seperti  PLTU PT. X

## U CAPAN T ERIMA K ASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  tim  editorial Jurnal Teknologi Elektro atas dipublikasikannya penelitian ini.

## Jurnal Teknologi Elektro, Universitas Mercu Buana
ISSN: 2086 ‐ 9479
D AFTAR P USTAKA
[1] Hussum,  E.  M.  (2008).  Design  of  a  Lab  Setup  for  testing  Stator Windings. Oslo: Norwegian University of Science and Technology.
[2] D.  A.  Asfani,  A.  K.  Muhammad,  Syafaruddin,  M.  H. Purnomo and T. Hiyama, “Temporary Short Circuit De- tection  in  Induction  Motor Winding    Using    Combination  of  Wavelet  Transform  and  Neural Network,”  Expert  Sys-  tems    with    Applications,    Vol.    39,    No.    5, 2012,  pp.  5367- 5375.
[3] Yudi  Rochendi,  Sigit  Kusumuwan  A,  2016,  “RCFA  Kegagalan Peralatan Stator Winding Generator PLTU PT. X”, PT. X : PLTU PT. X
[4] Supriyadi,  Dedi  Tricahyono,  2016,  “FDT  Hasil    Investigasi  Dan Recovery  Winding Stator Generator PLTU Pelabuhan Ratu”, Labuan : PT.PJB PELABUHAN RATU
[5] Stator  and  Rotor  Fault  Conditions  in  Induction  Machines  for    Testing Fault    Diagnostic    Techniques,”    European  Transactions  on  Electrical Power, Vol. 20, No. 5, 2010, pp. 611-629.
[6] Holman,    J.P.    1988.    Perpindahan  Kalor.    Terjemahan    E    Jasjfi. Jakarta. Erlangga.
[7] Wildi,  Theodore,.  Electrical  Machines,  Drives,  and  Power  Systems, Fifth  Edition, New Jersey :  Pearson Education, Inc., 2002.
[8] Kern, Donald. Q.,1965, "Process Heat Transfer", New York : Mc Graw- Hi Book Company.
[9] Hamoud,  F,  Lamine,  D.M,  Cheriti.  A.2016.  Performance  Study  of  a Self-Excitation  Dual  Stator  Winding  Induction  Generator  for Renewable Distributed Generation Systems. Canada. Hal 197-215.
[10] Tutelea,  Deaconu,  Popa.2014.  Dual  stator  winding  variable  speed asynchronous generator: optimal design and experiments. Vol.10. 1-9.
[11] Tae-Sik Kong, Hee-Dong Kim, Tae-Sung Park, Kyeong-Yeol Kim, Ho- Yol  Kim.2015.  Analysis  of  Partial  Discharge  Patterns  for  Generator Stator Windings. Vol 2. 17-22.
[12] Hee-Dong  Kim,  Tae-Sik  Kong,  Young-Ho  Ju  and  Byong-Han  Kim. 2011.  Analysis  of  Insulation  Quality  in  Large  Generator  Stator Windings. Vol.6. 384-390.