Pemutus sirkuit generator pada dasarnya cocok untuk berbagai jenis pembangkit listrik, termasuk pembangkit berbahan bakar fosil, nuklir, turbin gas, siklus terpadu, hidro, dan pembangkit penyimpanan pompa. Mereka juga ideal untuk retrofit stasiun listrik yang sudah ada yang tidak memiliki pemutus sirkuit generator.
Dalam masa lalu, pemutus sirkuit generator umumnya digunakan di stasiun multi-unit di mana beberapa generator yang relatif kecil terhubung ke bus bersama. Namun, dengan pertumbuhan cepat ukuran generator dan peningkatan tingkat arus gangguan sistem, kemampuan pemutusan peralatan pengatur ini segera terlampaui. Selanjutnya, konsep unit diterapkan, di mana setiap generator memiliki sistem suplai uap bantu independen yang langsung terhubung ke trafo step-up dan pemutus high-side.
Bila dibandingkan dengan koneksi unit, menggunakan pemutus sirkuit generator untuk menghidupkan generator pada tegangan terminal mereka memberikan banyak manfaat:
Operasi yang Disederhanakan: Ini menyederhanakan prosedur operasional, mengurangi kompleksitas dan potensi kesalahan manusia selama tugas penghidupan yang berkaitan dengan generator.
Peningkatan Perlindungan: Ini menawarkan perlindungan yang lebih baik bagi generator, serta untuk trafo utama dan unit, melindungi komponen-komponen penting ini dari gangguan listrik dan lonjakan.
Kenaikan Keandalan: Ini meningkatkan keamanan sistem pembangkit listrik dan secara signifikan meningkatkan ketersediaan keseluruhan pembangkit listrik, meminimalkan downtime dan memaksimalkan output listrik.
Keuntungan Ekonomis: Ini juga membawa keuntungan ekonomis, seperti biaya perawatan yang lebih rendah dan efisiensi operasional jangka panjang yang ditingkatkan.
Persyaratan kunci untuk tata letak listrik pembangkit listrik dapat diringkas sebagai berikut:
Pengalihan Energi Listrik yang Efisien: Mengalihkan energi listrik yang dihasilkan dari generator ke sistem transmisi tegangan tinggi (HV), mempertimbangkan kebutuhan operasional, serta faktor-faktor yang berkaitan dengan ketersediaan, keandalan, dan kelayakan ekonomi.
Suplai Daya Bantu yang Andal: Menjamin suplai daya listrik untuk sistem bantu dan layanan stasiun, yang sangat penting untuk menjaga operasi pembangkit listrik yang aman dan andal.
Gambar 1 menunjukkan contoh tata letak stasiun listrik yang menggunakan pemutus sirkuit generator untuk menghubungkan generator ke trafo utama, menunjukkan bagaimana pemutus ini diintegrasikan ke dalam konfigurasi listrik pembangkit listrik secara keseluruhan.
Pemutus sirkuit generator memainkan peran penting dan multifaset dalam sistem listrik, memenuhi berbagai tugas operasi esensial:
Sinkronisasi dengan Sistem HV: Mereka bertanggung jawab untuk mensinkronkan generator dengan tegangan sistem pada tingkat tegangan tinggi (HV). Ini memastikan hubungan tanpa hambatan antara output generator dan jaringan, memfasilitasi transfer energi listrik yang efisien.
Pemisahan dari Sistem HV: Mereka memungkinkan pemisahan generator dari sistem HV, yang sangat berguna saat mematikan generator yang tidak terbeban atau sedikit terbeban. Operasi ini membantu dalam menjaga stabilitas dan keamanan jaringan listrik.
Pemutusan Arus Beban: Pemutus-pemutus ini mampu memutus arus beban, dengan kapasitas untuk menangani hingga arus penuh generator. Fungsionalitas ini penting untuk operasi normal dan manajemen beban dalam pembangkit listrik.
Pemutusan Arus Korsleting yang Diberi oleh Sistem: Mereka dapat memutus korsleting yang diberi oleh sistem, melindungi generator dan komponen lainnya dari efek kerusakan akibat aliran arus berlebihan yang disebabkan oleh gangguan dalam sistem.
Pemutusan Arus Korsleting yang Diberi oleh Generator: Demikian pula, mereka dirancang untuk memutus korsleting yang diberi oleh generator, melindungi generator itu sendiri dari gangguan internal dan memastikan operasinya yang aman terus berlanjut.
Pemutusan Arus di Luar Fase: Pemutus sirkuit generator dapat menangani pemutusan arus dalam kondisi di luar fase, dengan kemampuan untuk mengelola hingga sudut di luar fase 180°. Fitur ini sangat penting untuk mempertahankan stabilitas sistem selama kondisi operasional abnormal.
Sinkronisasi di Pembangkit Listrik Penyimpanan Pompa (Mode Motor): Di pembangkit listrik penyimpanan pompa, ketika generator-motor dimulai dalam mode motor, pemutus sirkuit digunakan untuk mensinkronkan mesin dengan sistem HV. Ada beberapa metode sinkronisasi yang tersedia, seperti menggunakan konverter frekuensi statis (SFC) atau sinkronisasi back-to-back.
Penanganan Arus Mulai di Pembangkit Listrik Penyimpanan Pompa (Mode Motor): Ketika generator-motor dimulai dalam mode motor dengan mulai asinkron di pembangkit listrik penyimpanan pompa, pemutus sirkuit menutup dan memutus arus mulai, memastikan proses mulai yang lancar dan terkontrol.
Pemutusan Arus Korsleting Frekuensi Rendah: Di pembangkit listrik turbin gas, siklus terpadu, dan penyimpanan pompa, tergantung pada pasokan mulai, pemutus sirkuit dapat memutus arus korsleting yang diberi oleh generator pada frekuensi di bawah 50/60 Hz, menyesuaikan dengan persyaratan spesifik sistem pembangkit listrik ini.
Ada beberapa pendekatan sinkronisasi di pembangkit listrik penyimpanan pompa.
Skema Mulai Konverter Frekuensi Statik (SFC): Skema ini terutama terdiri dari konverter tiristor yang terhubung ke trafo unit di sisi HV dan inverter yang terhubung ke generator. Inverter memulai operasi generator dari frekuensi daya rendah dan secara bertahap meningkatkannya hingga frekuensi daya nominal. Setelah generator dipicu untuk menghasilkan daya, mungkin ada perbedaan sudut fase antara outputnya dan jaringan. Pada saat perbedaan fase antara generator dan jaringan HV minimal, generator disinkronkan dengan jaringan HV menggunakan pemutus sirkuit generator atau pemutus sirkuit HV.
Skema Mulai Back-to-Back: Di pembangkit listrik dengan beberapa generator, skema mulai back-to-back dapat digunakan. Daya yang dihasilkan oleh generator yang beroperasi dalam kondisi nominal digunakan untuk memulai generator yang berhenti hingga frekuensi daya nominal. Selanjutnya, generator disinkronkan dengan jaringan HV menggunakan pemutus sirkuit generator atau pemutus sirkuit HV.
Menurut standar IEC/IEEE 62271-37-13, tugas korsleting nominal pemutus sirkuit generator ditentukan terdiri dari dua unit operasi, dengan interval 30 menit antara setiap operasi. Tugas korsleting direpresentasikan sebagai "CO – 30 menit – CO", yang berarti dua pemutusan korsleting lengkap, dengan jeda 30 menit antara setiap peristiwa penutupan korsleting.Desain ini secara khusus dimaksudkan untuk melindungi pembangkit listrik dan generator. Melakukan dua operasi tutup-buka berturut-turut selama korsleting penuh dapat menyebabkan kerusakan pada generator dan trafo step-up.
Jenis-jenis korsleting tersebut sangat tidak mungkin terjadi, dan juga sangat tidak mungkin bahwa manajer stasiun akan mencoba menutup sirkuit lagi hanya 30 menit setelah peristiwa korsleting penuh.
Interval 30 menit antara dua operasi sangat penting untuk memulihkan kondisi awal pemutus sirkuit dan mencegah pemanasan berlebihan komponennya. Perlu dicatat bahwa interval waktu ini mungkin bervariasi tergantung pada jenis operasi tertentu dan karakteristik pemutus sirkuit generator.
