© 2020 Pres Univ Press Publication, Indonesia

## SUPPLAY EKSITASI OUTPUT GENERATOR 300 MW MENGGUNAKAN METODE POLA TITIK DAYA REAKTIF
Mokh. Sidqi Fahmi 1,a , Irwanto 2,b
1,2 Pendidikan Vokasional Teknik Elektro, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas
Sultan Ageng Tirtayasa, Jl. Raya Ciwaru, No 20 Kota Serang, Indonesia.
a sidqift@gmail.com, b irwanto.ir@untirta.ac.id

## Abstrak.
Sistem  eksitasi  adalah  sistem  mengalirnya  pasokan  listrik  arus  searah  sebagai  penguatan  pada generator  listrik,  sehingga  menghasilkan  tenaga  listrik  dan  besar  tegangan  keluaran  bergantung pada besarnya arus eksitasi. Pada sistem pengaturan modern, eksitasi memegang peranan penting dalam  mengendalikan  kestabilan  suatu  pembangkit  karena  apabila  terjadi  fluktuasi  beban  maka eksitasi sebagai pengendali akan berfungsi mengontrol keluaran generator seperti tegangan, arus dan  faktor  daya  dengan  cara  mengatur  kembali  besaran-besaran  input  guna  mencapai  titik keseimbangan baru. Bila arus eksitasi naik maka daya reaktif yang disalurkan generator ke sistem akan naik sebaliknya bila turun maka daya reaktif yang disalurkan akan berkurang. Jika arus eksitasi yang  diberikan  terlalu  kecil,  aliran  daya  reaktif  akan  berbalik  dari  sistem  menuju  ke  generator sehingga generator menyerap daya reaktif dari sistem. Keadaan ini sangat berbahaya karena akan menyebabkan pemanasan berlebihan pada stator.
Kata kunci . Generator, sistem eksitasi, transformator, rectifier.

## Abstract.
Excitation system is a system that conducts electric current in the same direction as a generator in a power  plant,  so  that  it  produces  electricity  and  a  large  voltage  on  the  increase  in  the  excitation current. In modern regulatory systems, excitation plays an important role in controlling the stability of  a  development  because  it  involves  load  fluctuations,  so  excitation  as  a  controller  will  require control of the generator output such as voltage, current and power factors in a necessary manner. If the  excitation  current  rises,  the  reactive  power  supplied  by  the  system  generator  will  increase otherwise if the reactive power supplied will decrease. If the given excitation current is too small, the reactive power  flow will move from  the system to  the generator so that the generator absorbs the reactive  power  from  the  system.  This  situation  is  very  dangerous  because  it  will  cause  excessive savings on the stator.
Keywords. Generator, excitation system, transformer, rectifier.

## Pendahuluan
Generator  Sinkron  atau  disebut  juga  alternator  merupakan  mesin  listrik  yang  mengubah  energi mekanis menjadi energi listrik melalui proses induksi elektomagnetik. Dikarenakan generator sinkron jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Generator tiga fasa diharapkan  dapat  bekerja  stabil  pada  tegangan  dan  frekuensi  yang  dihasilkan  sehingga  dapat mensuplai  tenaga  listrik.  Ketidakstabilan  pada  generator  sinkron  ini  sangat  berpengaruh  terhadap beban  yang  di  pikul  generator  sinkron  tersebut.  Untuk  menghindari  beban  yang  tidak  beraturan. Pembangkit  tenaga  listrik  terdiri  dari  peralatan  utama  salah  satunya  adalah  generator  sinkron. Generator sinkron memegang peranan penting dalam pembangkitan energi listrik ukuran besar. Sebagian  besar  energi  listrik  yang  dipergunakan  oleh  konsumen  untuk  kebutuhan  sehari-hari dihasilkan  oleh  generator  phasa  banyak  (polyphase)  yang  ada  di  pusat  pembangkit.  Secara  umum prinsip kerja generator sinkron adalah apabila berputarnya rotor yang diputar oleh penggerak mula (prime mover) dan stator yang dieksitasi pada kecepatan sama.

## Studi Pustaka

## Generator
Generator  arus  bolak-balik  memiliki  yang  lain  nama  yang  biasa  disebut  sebagai  alternator  atau generator sinkron, yang memiliki penting peran dalam proses mengubah energi menjadi bentuk energi yang  berguna.  Generator  sinkron  adalahmesin  listrik  yang  memiliki  fungsi  untuk  menghasilkan energi  listrik  dengan  mengubah  energi  mekanikmenjadi  energi  listrik  (Armansyah,  2016). Itugenerator  bekerja  dengan  hukum  faraday  yang  sebagian  besarmengukur  menyatakan  besarnya induksi  kekuatan  listrik  akan  berbanding  lurus  dengan  tingkat  perubahan  jumlah  dari  garis  gaya melalui koil (Pamungkas, R. C, Muhamad, Y. M & Ramadoni, S, 2017) seperti pada Gambar 2 di bawah ini.

## Gambar 1. AC Satu Fasa dua kutub dan AC tiga Fasa dua kutub

## Eksitasi Generator
Sistem eksitasi adalah suatu peralatan  yang bertugas menjaga tegangan dan daya reaktif generator agar  tetap  pada  nilai  kerja  yang  diinginkan.  Suatu  kenaikan  daya  reaktif  pada  sisi  beban  akan mengakibatkan penurunan magnitude tegangan terminal. Penurunan tegangan terminal ini kemudian akan  disensor  oleh  suatu  potensial  transformator.  Selanjutnya  tegangan  terminal  akan  disearahkan dan dibandingkan dengan suatu titik nilai acuan (Laksono, H. D, Revan, M & Azano, R, 2014). Sistem eksitasi generator merupakan elemen penting untuk membentuk profil tegangan terminal generator yang stabil. Sistem pengoperasian unit eksitasi generator ini berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan  dengan kata lain  generator akan tetap mengeluarkan tegangan  yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan keluaran generator (Eremia, M & Shahidehpour, M, 2013).

## Sistem Eksitasi
Pada sistem eksitasi pakai sikat, sebagai pengeksitasi digunakan generator exciter berdaya kecil yang membangkitkan  gaya  gerak  listrik  arus  ac,  arus  ac  yang  dihasilkan  kemudian  di  searahkan  oleh komutator yang kemudian tegangan disuplai kerotor penguat generator melalui cincin geser dan sikat- sikat sistem eksitasi ini berfungsi untuk penguatan medan magnet yang terdapat pada belitan medan generator.  Biasanya  siakat  ini  lekatkan  bersamaan  dengan  slip  ring  yang  berbentuk  cincin  yang mengelilingi poros dari rotor (Sudaryanto, A, 2016) seperti pada Gambar 2 di bawah ini.

## Kapabilitas Generator

## a. Over Limiter Eksitasi
Pembatas eksitasi maksimum merasakan arus medan dari generator dan juga bertindak pada set-point tegangan  regulator  untuk  membatasi  kontrol  mesin  tempat  operasi  tidak  diinginkan.  Kemampuan generator  dalam  overexcited  wilayah  dibatasi  oleh  kemampuan  mendinginkan  belitan  medan  dan output MVA keseluruhan (arus stator) dari mesin.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2020
Wilayah overexcited mesin disebut sebagai faktor daya tertinggal, di mana VAR sedang dipasok dari mesin. Limiter eksitasi berlebih atau Eksitasi Maksimum Limiters merasakan output arus medan dari statik statis dan membatasi arus medan untuk mencegah medan panas berlebih.  Dua Level OEL saat ini  ditentukan  untuk  operasi  off  line.  Mereka  tinggi  dan  rendah  seperti  yang  ditunjukkan  pada Generator dapat beroperasi terus menerus pada level OEL rendah saat ini dan untuk waktu terprogram pada level OEL tinggi saat ini. Lebih pembatas eksitasi menghindari beban berlebih termal pada rotor berliku dan disediakan untuk  melindungi  rotor generator terhadap durasinya terlalu  lama melebihi beban (Prasetijo, H. Ropiudin, Dharmawan, 2012).

## b. Under Excitation Limiter
Under excitation limiter (UEL) bertindak untuk meningkatkan eksitasi setiap kali ia merasakan suatu kondisi  di  mana  generator  eksitasi  level  ditentukan  terlalu  rendah.  UEL  biasanya  merasakan  baik kombinasi  tegangan  dan  arus  sinkron  mesin  atau  kombinasi  daya  nyata  dan  reaktif.  Itu  batas ditentukan oleh persimpangan titik operasi mesin tingkat referensi atau karakteristik. Ketika tingkat referensi atau Jika karakteristik dilintasi, sinyal output  UEL bertindak menjadi bagian dari kontrol sistem eksitasi.
Output  UEL  diterapkan  dalam  regulator  tegangan  baik  untuk  penjumlahan  persimpangan  untuk menambah kontrol tegangan normal atau ke nilai tinggi (HV) gerbang untuk mengesampingkan aksi normal  dari  tegangan  pengatur.  Tergantung  pada  implementasi  UEL  berfungsi  untuk  mengontrol eksitasi,  aksi  UEL  bisa  lepaskan  regulator  tegangan  dari  layanan  atau  penyebabnya  (Prasetijo,  H. Ropiudin, Dharmawan, 2012).

## Gambar 2. Sistem memakai sikat

## Metodologi Penelitian
Metode  pengumpulan  data  dalam  praktik  industri  adalah  sebagai  berikut:  (1)  Metode  observasi, metode  mengumpulkan  data  dengan  mengadakan  pengamatan  dan  pencatatan  secara  langsung terhadap sistem eksitasi generator Tipe QFSN-300-2-20B di PLTU 2 Labuan. (2) Metode wawancara, mengumpulkan data dengan cara melakukan wawancara secara langsung maupun tanya jawab dengan narasumber  ataupun  para  karyawan  di  perusahaan  PLTU  2  Labuan  dan  (3)  Metode  partisipasi, mengumpulkan  data  dengan  cara  terlibat  langsung  dalam  kegiatan  online  maupun  off-line  sesuai dengan  data  yang  dibutuhkan  yaitu  sistem  eksitasi  generator  Tipe  QFSN-300-2-20B  di  PLTU  2 Labuan.

## Hasil, Pembahasan dan Analisa
Pada sistem eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Gambar 3 di bawah ini merupakan rangkaian sistem eksitasi dengan sikat, seperti Gambar 3 di bawah ini.

## Gambar 3. Diagram eksitasi dengan sikat
Jika  menggunakan  sumber  listrik  yang  berasal  dari  generator  AC  atau  menggunakan  Permanent Magnet  Generator  (PMG)  medan  magnetnya  adalah  magnet  permanen.  Dalam  lemari  penyearah, tegangan  listrik  arus  bolak  balik  diubah  atau  disearahkan  menjadi  tegangan  arus  searah  untuk mengontrol kumparan medan eksiter (exciter). Untuk mengalirkan arus Eksitasi dari exciter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang. Penggunaan slipring dan sikat, biasanya digunakan pada  generator  yang  berkapasitas  kecil.  Slipring  ini  terbuat  dari  bahan  metal  yang  biasanya  telah terpasang pada poros mesin tetapi terisolasi dari poros tersebut. Dimana kedua ujung belitan medan pada  rotor  dihubungkan  ke  slipring  tersebut.  Dengan  menghubungkan  terminal  positif  dan  negatif dari sumber arus searah ke slipring melalui sikat, maka belitan medan akan mendapatkan suplai energi listrik arus searah dari sumber luar.

## Prinsip kerja pada sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation)
Generator penguat yang pertama, adalah generator arus searah hubungan shunt yang menghasilkan arus  penguat  bagi  generator  penguat  kedua.  Generator  penguat  ( exciter )  untuk  generator  sinkron merupakan  generator  utama  yang  diambil  dayanya.  Pengaturan  tegangan  pada  generator  utama dilakukan  dengan  mengatur  besarnya  arus  eksitasi  (arus  penguatan)  dengan  cara  mengatur potensiometer atau tahanan asut. Potensiometer atau tahanan asut mengatur arus penguat generator pertama dan generator penguat kedua menghasilkan arus penguat generator utama.
Dengan  cara  ini  arus  penguat  yang  diatur  tidak  terlalu  besar  nilainya  (dibandingkan  dengan  arus generator penguat kedua) sehingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu besar. PMT arus penguat generator utama dilengkapi tahanan yang menampung energi medan magnet generator utama karena  jika  dilakukan  pemutusan  arus  penguat  generator  utama  harus  dibuang  ke  dalam  tahanan. Sekarang  banyak  generator  arus  bolak-balik  yang  dilengkapi  penyearah  untuk  menghasilkan  arus searah yang dapat digunakan bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah bagi penguatan  generator  utama,  oleh  generator  penguat  kedua  tidak  memerlukan  cincin  geser  karena penyearah ikut berputar bersama poros generator. Cincin geser digunakan untuk menyalurkan arus dari generator penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua.  Nilai arus penguatan kecil  sehingga  penggunaan  cincin  geser  tidak  menimbulkan  masalah.  Pengaturan  besarnya  arus penguatan generator utama dilakukan dengan  pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan.

## Tipe-tipe Carbon Brush
Berdasarkan  bahannya  terdapat  beberapa  jenis  Carbon  brush,  yaitu:  a).  Carbon  (HC),  digunakan untuk  mesin  dengan  putaran  rendah.  b)  Carbon-Graphite  (CG),  digunakan  untuk  mesin  dengan putaran rendah. c) Electrographite (EG), digunakan unuk mesin industri (paling banyak digunakan untuk  industri)  d)  Graphite  (NG),  digunakan  pada  motor  slipring.  e)  Metal-Graphite  (MG  or  MI),
digunakan  untuk  mesin  yang  memiliki  current  densit  tinggi  misalkan  terdapat  pada  synchronous converter ring dan welding generator seperti pada Gambar 4. AVR tipe GES-3320 terletak di bagian dalam lemari pengatur. AVR berfungsi untuk pengaturan sinyal, kontrol dan kalkulasi, dan keluaran sinyal. Komputer menampung semua jenis simulasi dan nilai switching , kemudian menghitung dan melatih semua jenis simulasi dan nilai switching untuk mengontrol keluaran SCR dan untuk mengatur sistem eksitasi seperti pada Gambar 5.
Gambar 4. Carbon brush yang sudah terkikis dan baru
Gambar 5. Mesin AVR Cabinet
Jenis  GES3320  yang  diperbaiki  dalam    ruang  kecil  AVR  terdiri  dari  sinyal  yang  mengatur, mengontroldan menghitung, sinyal keluaran. AVR mengumpulkan semua sinyal analog dan sinyal digital tentang generator, dan mengimplementasikan fungsi perhitungan dan kontrol, dan output pulsa thyristor  untuk  mengontrol  keluaran  jembatan  penyearah.  Jenis  AVR  GES3320  adalah  struktur saluran  ganda  yang  berlebihan.  Dua  set  perangkat  keras  termasuk  pengumpulan  sinyal,  regulasi, input, perhitungan dan output sepenuhnya independen. Saluran ganda dapat beroperasi secara paralel. Ketika satu beroperasi, yang lainnya siaga panas. Kedua saluran dapat mendiagnosis diri sendiri dan saling  mendiagnosis,  menindaklanjuti,  berkomunikasi,  saling  mengubah.  AVR  seri  GES-3320 merupakan jenis channel l ganda struktur bertingkat. Ada dua set hardware 5 terpisah secara paralel yang dihubungkan satu sama lain dan juga bekerja secara bebas. Dua channel bekerja secara paralel dan  menjadi  warm  standby  satu  sama  lain.  Kedua  channel  dapat  mendiagnosis  sendiri  dan mendiagnosis satu sama lain, menindaklanjuti, berkomunikasi, dan berpindah satu sama lain. selain itu terdapat keterangan dari AVR Cabinet, selain itu AVR ini alat utama untuk stabilizer beban yang dibutuhkan  oleh  generator  pada  Gambar  37  di  bawah  ini.  Berikut  secara  umum  pada Automatic Voltage Regulator bekerja mengendalikan:  (a)  Terminal  tegangan  Generator  UG,  (b)  Terminal Arus Generator IG, (c) Sistem Tegangan USYS, (d) Arus bidang IF dan (d) Sinkronisasi Tegangan USYSCH, perhatikan Gambar 6 di bawah ini.

## Gambar 6. Mesin sistem informasi auto voltage regulator AVR
Pada Gambar 6 di atas merupakan status informasi pada Auto Voltage Regulator AVR yang mana didalam sistem informasi tersebut memperlihatkan sistem kerja pada generator, Field AMP mencapai

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2020
77.00 %, React P 62.68 Mvr, generator Frekuensi, Active P dengan keterangan 163.8 MW dan Firing Angel  72.54  DEG.  Munculkan  grafik  kuadrat  untuk  menampilkan  status  operasi  generator  yang ditandai dengan ‘x’. Pada sistem eksitasi generator arus eksitasi didapatkan dari terminal generator. Arus  medan  dari  generator  sinkron  mengalir  melewati  trafo  eksitasi,  penyearah  (SCR),  dan field breaker .  Dalam  hal  ini,  trafo  eksitasilah  yang  bertugas  untuk  menyamakan  tegangan  generator dengan  tegangan  input  untuk  penyearah  (SCR),  dan  menyediakan  isolasi  galvanis  antara  terminal AVR dengan kumparan medan. Gambar diagram dibawah ini merupakan gambar diagram skematik AVR pada PLTU 2 Labuan. Pada sistem eksitasi generator statis ini, tipe AVR yang digunakan adalah GES-3320.  Arus  eksitasi  didapatkan  dari  terminal  generator.  Arus  medan  dari  generator  sinkron mengalir melewati trafo eksitasi, penyearah (SCR), dan field breaker . Dalam hal ini, trafo eksitasilah yang bertugas untuk menyamakan tegangan generator dengan tegangan input untuk penyearah (SCR), dan menyediakan isolasi galvanis antara terminal AVR dengan kumparan medan.

## Komponen pada Sistem Eksitasi Generator PLTU 2 Labuan
Gambar 7. Diagram output dan input eksitasi PLTU 2 Labuan
Pada  Gambar  7  di  atas  menunjukan  siklus  diagram  output  dan  input  secara  sederhana  yang  mana outputan  generator  itu  sendiri  dapat  dijadikan  suplay  tegangan  arus  searah.  Pengaturan  tegangan generator  pada  sistem  tenaga  bertujuan  untuk  mendapatkan  keseimbangan  antara  pembangkit terhadap perubahan beban  yang terjadi, sehingga  penyimpangan tegangan  akibat perubahan beban tersebut dapat kembali ke tegangan semula. Tegangan generator tergantung pada sistem eksitasinya yang  dikontrol  oleh  Automatic  Voltage  Regulator  (AVR).  Desain  sistem  kontrol  eksitasi  tersebut sangat berpengaruh terhadap performasi sebuah Generator.

## Motor Listrik DC Supplay Eksitasi Carbon Brush
Pada Gambar 8 di bawah merupakan gambar Brush Gear Assembly motor listrik DC diantaranya berhubungan  dengan  eksitasi  outputan  dari Automatic  Voltage  Regulator (AVR)  motor  ini menggunakan carbon brush atau biasa disebut Sikat Arang. Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Generator DC alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik DC. Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator, atau sebaliknya generator DC bisa difungsikan sebagai motor DC. Akan tetapi motor listrik juga dapat di fungsikan sebagai supplay eksitasi tegangan DC dengan model gambar bawah ini.

## Gambar 8. Brush Gear Assembly Motor DC
Pada motor listrik ini bertegangan Direct Current (DC) ini Hasilnya digunakan untuk memberikan arus  eksitasi  pada  generator  utama.  Jika  tegangan  sudah  mencapai  nilai  yang  diinginkan  untuk menjaga  tegangan  agar  berada  pada  nilai  nominalnya  menggunakan  AVR  ( Automatic  Voltage Regulator )  yang  digunakan  untuk  memerintahkan  PMG  menaikkan  atau  menurunkan  arus eksitasinya. Pada gambar di atas bagian rotor mesin DC salah satu ujungnya terdapat komutator yang merupakan kumpulan segmen tembaga yang tiap-tiap ujungnya disambungkan dengan ujung belitan rotor  Komutator  merupakan  bagian  yang  sering  dirawat  dan  dibersihkan  karena  bagian  ini bersinggungan dengan sikat arang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor. Sikat arang ( carbon brush )  lihat  pada  Gambar  35  dipegang  oleh  pemegang  sikat  ( brush  holder )  agar  kedudukan  sikat arang stabil. Pegas akan menekan sikat arang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator tidak goyah. Sikat arang akan memendek karena usia pemakaian dan secara periodik harus diganti dengan sikat arang baru.

## Kurva Kapabilitas Generator
Pokok utama dalam analisis performa generator adalah daya aktif dan daya reaktif salah satu cara untuk  dapat  mengetahui  batasan  performa  dari  suatu  generator  adalah  dengan  membaca  dan mengamati  kurva  kapabilitas.  Kurva  Kapabilitas  Generator  adalah  kurva  yang  menjelaskan  pola oprasi generator  yang dilihat dari sisi generator dilihat dari sisi beban yang diterima jaringan, dari grafik ini ditentukan titik oprasi terbaik Generator mampu menyerap atau memberikan daya reaktif, namun kemampuan ini dibatasi oleh kurva kapabilitas reaktif yang dimiliki oleh setiap generator. Jika generator memberikan atau mensuplai daya reaktif, bisa dikatakan generator bersifat kapasitif, namun jika eksitasinya berlebihan (Over Excitation) maka hal ini akan mengakibatkan panas  yang berlebihan pada lilitan rotornya, dan jika generator menyerap daya reaktif, bisa dikatakan generator bersifat induktif, namun jika eksitasinya kurang (Under Excitation) maka hal ini akan mengakibatkan panas yang berlebihan pada lilitan statornya. Kondisi Over Excitation dan Under Excitation pada saat pengoperasian harus dihindari, seperti disebutkan diatas dan efek domino yang diakibatkan tidaklah kecil, karena pemanasan yang berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan laminasi dari lilitan-lilitan tersebut dan jika lilitan dari laminasi tersebut rusak maka tidak menutup kemungkinan akan terjadi hubung singkat antar fasa atau dengan body generator, seperti pada Gambar 9 di bawah ini. Titik operasi generator PLTU 2 Labuan saat pengambilan data berada di titik A. Pada titik A nilai faktor  daya  sebesar  0,85  memproduksi  daya  reaktif  130  MVAR  dan  daya  aktif  sebesar  300  MW. Perbedaan titik merah A dan titik B adalah titik A daya reaktif itu bersifat induktif atau legging. Pada kondisi legging arus akan tertinggal sehingga generator menghasilkan daya reaktif. namun sebaliknya titik B genarator justru bersifat induktif atau menyerap daya reaktif dan jika hal ini terus terjadi maka generator akan cepat panas pada bagian rotor maupun stator sehingga dapat merusak isolasi stator pada generator. Sedangkan untuk titik C adalah titik maksimal jika generator pada PLTU 2 Labuan bekerja 100%.

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2020

## Gambar 9. Kurva kapabilitas generator 300 MW PLTU 2 Labuan
Sesuai dengan spesifikasi generator yaitu Generator akan bekerja maksimal jika faktor daya 0,85 dan menghasilkan  daya  aktif  sebesar  330MW.  Gambar  31  di  merupakan  salah  satu  contoh  kurva kapabilitas. Batas  Daya  Semu  (MVA) atau ditunjukkan garis warna merah dan biru  yang bergaris secara  diagonal.  Kurva  kapabilitas  generator  dapat  menunjukkan  kemampuan  dari  turbine/prime mover  secara  tidak  langsung.  Denga  keterangan  di  tiap-tiap  batas  maksimal  dan  batas  minumum diantaranya adalah: (1) Batas maksimum daerah lagging di dalam kurva adalah garis diagonal keatas berwarna merah lagging dimana dalam kondisi ini generator akan menyuplai MVAR (daya reaktif) ke  penyaluran  dan  pusat  pembagian  beban  (P3B).  (2)  Batas  maksimum  daerah  leading;  di  dalam kurva adalah garis diagonal kebawah berwarna Biru leading; dimana dalam kondisi ini generator akan menyerap MVAR (daya reaktif). Pada daerah leading sangat tidak baik untuk ketahanan generator, karena gernerator seharusnya menghasilkan daya reaktif bukan menyerap daya reaktif. Jika dibiarkan dalam  kurun  waktu  yang  lama  maka  generator  akan  berubah  menjadi  motor  atau  terjadi  reverse power.
Hubungan antara MVA, MW dan MVAR adalah sebagai berikut: pada “Nameplate” generator PLTU Sebalang tertulis; 110 MW, PF =0.85, 13.8 kV, 5414 A. Artinya adalah maksimum kemampuan dari generator  adalah  di  110  MW,  dengan  faktor  daya  di  0.85  lagging,  dan  maksimum  arus  yang  bisa dihasilkan adalah 5414 A pada kurva ditunjukan pada titik C.  Pada prinsipnya, operasi didalam kurva (garis warna merah dan biru bagi generator adalah aman, namun dalam aspek keandalan (reliability) dan fakta di lapangan, operasi pada daerah tertentu dan dalam periode yang lama akan mempengaruhi umur  dari  generator  tersebut.  Berikut  beberapa  contoh  umum  kondisi  yang  berpengaruh  terhadap kondisi  generator:  (1)  Output  generator  beroperasi  di  daerah  lagging,  merupakan  daerah  normal operasi  di  semua  generator,  yaitu  generator  menghasilkan  dan  mengirimkan  daya  aktif  (MW)  dan daya reaktif (MVAR). Namun, peningkatan daya reaktif (MVAR) dari generator akan meningkatkan suhu pada rotor. (2) Output generator beroperasi  di daerah leading, merupakan kondisi  yang tidak normal pada operasi generator. Kondisi ini dapat disebabkan oleh kondisi jaringan yang berlebih daya reaktif  (MVAR),  sehingga  tegangan  di  jaringan  lebih  tinggi  dari  nominal.  Dalam  kondisi  leading, akan mendekati kondisi yang tidak stabil pada generator, dan peningkatan penyerapan daya reaktif akan meningkatkan suhu“end winding core” atau inti  stator. Jika kondisi ini terjadi terus menerus dalam waktu  yang cukup lama, maka ada kemnungkinan winding tersebut bisa rusak akibat panas dari inti stator.  Jadi batas-batas operasi generator akan sesuai dengan desain generator itu sendiri. Meskipun  operasi  normal  ada  di  daerah  lagging,  namun  di  Pembangkit,  generator  harus  siap dioperasikan dalam kondisi leading. Oleh karena itu, penting bagi setiap Operator, Maintenance and Engineer  untuk  tetap  melihat,  mengevaluasi  parameter-parameter  dan  kinerja  dari  generator,  agar umur dari generator dapat dicapai sesuai dengan target umur di Pembangkit.
Dengan  menggunakan  alur  diagram  pada  Gambar  5  di  atas  merupakan  output  generator  yang menjelaskan dengan gambar yang sederhana dan mudah di pahami sebagai alur diagram. Pada Tabel 1 di bawah ini menjelaskan mengenai keteranganbeban, daya, reaktif, tegangan stator dan frekuensi seperti pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Data keterangan beban, daya reaktif, tegangan stator dan frekuensi
Pada Tabel 1 di atas memperlihatkan logsheet generator PLTU 2 Labuan pada unit 2 harian dengan hasil perhitungan beban output yang di hasilkan. Pada Tabel 2 di bawah ini merupakan data output beban  pada  operasi  harian  PLTU  2  Labuan,  yang  merupakan  hasil  data  beban  dan  operasi  harian, seperti Tabel 2 berikut.
Tabel 2. Data beban dan operasi harian

## Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics 2020

## Kesimpulan
Dari hasil analisa sistem eksitasi Generator sinkron 3 phasa di PT. Indonesia Power 2 Labuan dapat di ambil simpulan sebagai berikut:
1. Sistem eksitasi yang digunakan pada PLTU 2 Banten Labuan adalah GES-3320 yang merupakan sistem eksitasi statis dengan sikat dimana tenaga eksitasi diambil dari terminal generator sendiri (self excitation). Sistem eksitasi ini merupakan komponen yang sangat penting Bila arus eksitasi naik  maka  daya  reaktif  yang  disalurkan  generator  ke  sistem  akan  naik  sebaliknya  bila  turun maka daya reaktif yang disalurkan akan berkurang. Jika arus eksitasi yang diberikan terlalu kecil, aliran daya reaktif akan berbalik dari sistem menuju ke generator sehingga generator menyerap daya  reaktif  dari  sistem.  Keadaan  ini  sangat  berbahaya  karena  akan  menyebabkan  pemanasan berlebihan pada stator.
2. Penggunaan sikat arang dan slip ring mempunyai kelemahan timbulnya rugi gesekan pada poros generator  dan  besarnya  arus  yang  mampu  dialirkan  pada  sikat  arang  relatif  kecil.  Berdasarkan cara  penyaluran  arus  searah  pada  rotor  generator  sinkron,sistem  eksitasi  terdiri  dari  dua  jenis yaitu sistem eksitasi dengan menggunaka sikat (brush excitation) yang terdiri dari sistem eksitasi konvensional  dan  eksitasistatis  dan  sistem  eksitasi  tanpa  menggunakan  sikat  (brushless ecxitation) yaitu  menggunakan sistem permanen magnet generator.
3. AVR berfungsi untuk mengatur arus eksitasi  yang disalurkan, tegangan terminal  generator dan daya  reaktif  generator,  agar  tegangan  generator  tetap  konstan  meskipun  beban  berubah-ubah. Unit  AVR  (Automatic  Voltage  Regulator)  berfungsi  untuk  menjaga  agar  tegangan  generator tetap  konstan  dengan  kata  lain  generator  akan  tetap  mengeluarkan  tegangan  yang  selalu  stabil tidak  terpengaruh  pada  perubahan  beban  yang  selalu  berubah-ubah  dikarenakan  beban  sangat mempengaruhi  tegangan  output  generator.  Prinsip  kerja  dari  AVR  adalah  mengatur  arus penguatan pada eksiter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator  maka  AVR  akan  memperbesar  arus  penguatan  (excitation)  pada  eksiter.  Dan  juga sebaliknya apabila tegangan output generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitation) pada eksiter

## Daftar Pustaka
[1] Armansyah.  2016.  Pengaruh  Penguatan  Medan  Generator  Sinkron  Terhadap  Tegangan Terminal. Journal of Electrical Technology Vol. 1.
[2] Pamungkas, R. C, Muhamad, Y. M  Ramadoni, S. 2017. Analytical Studies of the Excitation System of Synchronous Generator in Steam Power Plant Unit 3 and 4 at PJB UP Gresik. Journal of Electrical Technology UMY 1.
[3] Laksono, H. D, Revan, M  Azano, R. 2014. Pemodelan dan Analisa Sistem Eksitasi Generator. TeknikA 21.
[4] Eremia, M  Shahidehpour, M. 2013. Handbook of Electrical Power System Dynamics. New Jersey: Wiley.
[5] Sudaryanto,  A.  2016.  Pengaruh  Penguatan  Medan  Generator  Sinkron  Terhadap  Tegangan Terminal. Journal of Electrical Technology Vol. 1.
[6] Prasetijo, H. Ropiudin, Dharmawan. B. 2012. Generator Magnet Permanen sebagai Pembangkit Listrik Putaran Rendah. Dinamika Rekayasa Vol. 8.