BAB IV ANALISA GANGGUAN PLTU 2 BANTEN LABUAN

Transkripsi

1 38 BAB IV ANALISA GANGGUAN PLTU 2 BANTEN LABUAN 4. Gangguan PLTU 2 Banten Labuan PLTU 2 Banten Labuan terdiri dari 2 unit yang masing-masing memilki daya terpasang 300 MW. Output tegangan dari generator sebesar 20 KV yang kemudian dinaikkan oleh Generator Transformer (GT) menjadi 50 KV. Dari GT ini akan di masukkan ke Gardu Induk Labuan. Janis gardu induk Labuan ini adalah Gas Insulation Substasion atau Gas Insulation Switchgear (GIS) 50 KV menggunakan gas SF 6 sebagai media pendinginya. GIS 50 KV Labuan ½ Breaker. MENES MENES 2 SAKETI SAKETI 2 DIAMETER DIAMETER 2 50KV BUSBAR B DIAMETER 3 DIAMETER 4 5B-2 5B2-2 5B3-2 5B4-2 5B-3 5B 5B- 5B2-3 5B2 5B2-5B3-3 5B3 5B3-5B4-3 5B4 5B4-5AB-2 5AB2-2 5AB3-2 5AB4-2 5AB 5AB2 5AB3 5AB4 5AB- 5AB2-5AB3-5AB4-5A-3 5A-2 5A 5A2-3 5A2-2 5A2 5A4-3 5A4-2 5A4 5A- 5A2-5A4-50KV BUSBAR A SST GT GT 2 Gambar 4.. Single Line Diagram PLTU Labuan GIS 50 kv Labuan 38

2 39 Gardu induk Labuan terdiri dari unit circuit breakers, 29 kelompok pemisah, 3 kelompok pemisah pentanahan. Semua peralatan bermerk XI AN SHIKY terkecuali pegas mekanisme hidrolik diimpor dari ABB dan motor untuk spring Circuit Breaker bermerk Groschop buatan jerman. serta memiliki 7 BAY yang diantaranya meliputi:. BAY Penghantar 50 KV Menes 2. BAY Penghantar 50 KV Menes 2 3. BAY Penghantar 50 KV Saketi 4. BAY Penghantar50 KV Saketi 2 5. BAY GT ( GENERATOR TRANSFORMATOR MVA 6. BAY GT ( GENERATOR TRANSFORMATOR ) MVA 7. BAY SST ( Startup/Standby TRANSFORMATOR 25 MVA Pada hari Senin, 8 April 20, jam 4:56: WIB Turbine Unit trip dan jam 4:56: WIB Turbine Unit 2 trip. Gangguan di indikasikan berasal dari line saketi 50 kv. Berikut data hasil Download dari relay jarak GE D60 Multilin. Tabel 4. Data gangguan Rele Type GE D60 Multilin

3 40 Keterangan : Prefault Magnitude : Arus dan tegangan sebelum gangguan Prefault Angle : Sudut fasa arus dan tegangan saat terjadi gangguan. Fault magnitude : Arus dan tegangan sebelum terjadi gangguan Fault Angle : Sudut fasa arusa dan tegangan saat gangguan Berdasarkan table 4., gangguan terjadi di line saketi pada jarak 9. km. Dari data arus sebelum gangguan dan sesudah gangguan, jenis gangguannya merupakan hubung singkat 3 fasa, karena gangguan ini menyebabkan Arus Ia, Ib, Ic naik dan Va, Vb, Vc turun, dan sudut fasa bergeser tetapi beda fasa tetap 20. Bentuk gelombang sebelum dan sesudah gangguan dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut ini. Gambar 4.2 Oscillography Distance Relay D 60

4 4 4.2 Analisa Perhitungan Arus Hubung Singkat Untuk menghitung arus hubung singkat, di hitung sesuai titik gangguan yang telah dideteksi olek rele jarak sesuai table 4., yaitu di line saketi sejauh 9. km. SAKETI # #2 50 kv # Fault 9. km #2 BUS A 5B 5B2 5B3 5B4 5AB 5AB2 5AB3 5AB4 5A 5A2 50 kv 5A4 BUS B GT # GT #2 20 kv 20 kv G # G #2 SST UAT # UAT #2 Gambar 4.3 Diagram Satu Garis Titik Gangguan Tabel 4.2 Data Generator Unit dan 2 Jenis Data Tipe Daya Mampu (P) Faktor daya (cos µ) Keterangan QFSN B 300MW 0.85 (lagging)

5 42 Tegangan Kerja (V) Kapaitas Arus (I) Frekuensi Kerja (f) Tegangan Penguat (Vf) Arus Penguat (If) 20 kv 089 A 50 Hz 455 V 2075 A X d.7826 X' d 0.923(Saturated value ) X" d 0.727(Saturated value ) X (Saturated value ) Metode Eksitasi Metode Pendingin Pentanahan Netral Trafo Shunt static self-excitation system Water-hydrogen-hydrogen Rated Voltage 20 kv / 0.22 kv Tabel 4.3 Data Main Transformer Unit /2 Jenis Data Kapasitas Daya Rasio Tegangan Kerja Rasio Arus Kerja Vektor group Keterangan 370 MVA 50 ± 4 2.5% / 20kV 424. A /068 A YN,d Tegangan Impedansi 4 % Impedansi Urutan Nol Operasi saat beban penuh tanpa pendingin 8Ω / phase 20 min

6 43 Tabel 4.4 Data Line 50 kv Saketi Jenis Data Panjang Saluran R Keterangan 20 km (double) 0.04 Ω/km X Ω/km(Z = Ω/km ) Z0 Z 0 3Z (Double circuit) Maximum operation mode (3) I 3.68KA I () 4.KA K K Minimum operation mode (3) I K 9.6KA I () K 0.2KA 4.2. Menentukan Nilai Impedansi Masing-Masing Peralatan Sebelum menentukan impedansi masing-masing peralatan, kita menentukan harga dasar (base) yang akan digunakan dalam perhitungan ini : Base Daya (S B ) = 00 MVA Base Tegangan = Sesuai angka perbandingan pada transformator. Untuk menentukan base arus, menggunakan persamaan 3.8, maka perhitungan base arus adalah sebagai berikut : 3 00x0 Base Arus = 3x = = A 259,8 a. Menentukan Impedansi Baru Generator Untuk menentukan nilai impedansi baru generator dalam satuan Per Unit (PU), menggunakan persamaan 3.3 dan data impedansi sesuai table 4.3, sehingga perhitungan impedansinya adalah :

7 44 = pu b. Menentukan Impedansi Baru Main Transformer Untuk menentukan nilai impedansi baru Main Transformer dalam satuan Per Unit (PU), menggunakan persamaan 3.3 dan data impedansi sesuai table 4.4, sehingga perhitungan impedansinya adalah : = pu c. Menentukan Impedansi Baru Transmisi Saketi 50 kv Untuk menentukan nilai impedansi baru Transmisi Saketi 50 kv dalam satuan Per Unit (PU), menggunakan persamaan 3.3 dan data impedansi sesuai table 4.5, sehingga perhitungan impedansinya adalah : - Impedansi Ujung Saluran Saketi (20 km) = PU - Impedansi Titik Gangguan Saluran Saketi (9. km) = 0.05 pu Sehingga gambar impedansi urutan posistif di atas adalah sebagai berikut :

8 45 50 kv XS= pu atau XS2=0.05 pu XT= pu XT2= pu 20 kv 20 kv XG= pu XG2= pu 2 Gambar 4.4 Nilai Impedansi Urutan Positif Dari gambar diatas, maka dapat dihitung proses untuk menghitung nilai impedansi total sebagai berikut : X seri = XG + XT = pu pu = pu. X seri 2 = XG2 + XT2 = pu pu = pu. XS= pu atau XS2=0.05 pu Xseri = pu Xseri 2= pu

9 46 Xparallel Xseri Xseri Xparallel = pu XS= pu atau XS2=0.05 pu X parallel= pu Dari perhitungan diatas, maka untuk menentukan impedansi total adalah sebagai berikut : a. Impedansi total Untuk jarak transmisi 20 km (XT) XT = X parallel + XS = pu pu = pu b. Impedansi total Untuk jarak transmisi 9. km (XT2) XT = X parallel + XS2 = pu pu = pu XT= pu XT2= pu

10 Perhitungan Arus Hubung Singkat 3 Fasa Transmisi Saketi a. Perhitungan Arus Hubung Singkat Saketi Pada Titik Ujung (20 km) Untuk menghitung arus hubung singkat 3 fasa, menggunakan persamaan 3.4 dan perhitungan impedansi total yang telah dihitung : I hs 3Ø = XT pu 4.56 pu Karena masih dalam satuan pu, maka nilai arus hubung singkat 3 fasa diubah ke satuan ampere menggunakan persamaan 3., berikut perhitunganya : Harga arus sebenarnya = Per unit Arus x Harga Base Arus Harga arus sebenarnya = 4.56 pu x A = A b. Perhitungan Arus Hubung Singkat Saketi Pada Titik Gangguan (9. km) Untuk menghitung arus hubung singkat 3 fasa, menggunakan persamaan 3.4 dan perhitungan impedansi total yang telah dihitung : I hs 3Ø = XT pu 8.23pu Karena masih dalam satuan pu, maka nilai arus hubung singkat 3 fasa diubah ke satuan ampere menggunakan persamaan 3., berikut perhitunganya : Harga arus sebenarnya = Per unit Arus x Harga Base Arus Harga arus sebenarnya = 8.23 pu x A = A Dari data gangguan dan perhitungan arus hubung singkat, dapat dipastikan bahwa gangguan yang terjadi adalah hubung singkat 3 fasa. Gangguan yang terjadi di saketi kemungkinan besar memang karena sambaran petir, hal ini didasarkan pada :

11 48. Arrester di Gardu Induk Saketi counternya bertambah yang artinya arrester telah bekerja pada semua fasa R,S,T ketika terjadi gangguan di transmisi 50 kv saketi. 2. Arrester antara GIS dan GT#, GT#2, SST juga bekerja yaitu counternya bertambah pada fasa R. 3. Tetapi Arrester di GIS Labuan sisi outgoing saluran 50 kv saketi tidak bekerja Analisa Gangguan PLTU 2 banten Labuan 4.3. Urutan Kejadian Berdasarkan data yang diperoleh, berikut urutan kejadian:. Rele Jarak di GIS 50 kv Labuan mendeteksi gangguan hubung singkat 3 fasa di line arah saketi sejauh 9. km (lihat tabel 4.). 2. CB/PMT 5AB4 mendeteksi gangguan dengan waktu pick up 4:56:54:053. Jenis gangguan 3 fasa, hal ini dapat dilihat di data gangguan adanya Re_tripping element single pole dan double pole dengan kode (op_retrpa, op_retrpb, op_retrpc, op_retrp3p) yang waktunya 53 ms. Auto reclose block dibuktikan dengan input biner VEBI_lockout :. Setelah PMT open, ada input biner dari relay proteksi generator / transformer setelah 6584 ms. 3. CB/PMT 5B3 mendeteksi gangguan dengan waktu pick up 4:56:54:054. Jenis gangguan 3 fasa, hal ini dapat dilihat di data gangguan adanya Re_tripping element single pole dan double pole dengan kode (op_retrpa, op_retrpb, op_retrpc, op_retrp3p) yang waktunya 53 ms. Auto reclose block dibuktikan dengan input biner VEBI_lockout :.

12 49 4. CB/PMT 5B4 mendeteksi gangguan dengan waktu pick up 4:56:54:060. Jenis gangguan 3 fasa, hal ini dapat dilihat di data gangguan adanya Re_tripping element single pole dan double pole dengan kode (op_retrpa, op_retrpb, op_retrpc, op_retrp3p) yang waktunya 73 ms. Auto reclose block dibuktikan dengan input biner VEBI_lockout :. 5. Pada saat kejadian pada point,2,3 dan 4 diatas, kemungkinan terjadi drop tegangan di sisi pembangkit yaitu tegangan 20 kv, dibuktikan dengan indikasi alarm under voltage di inverter motor penggerak Coal Feeder unit dan unit 2 dan hal ini menyebabkan MFT bekerja oleh sinyal kehilangan bahan bakar atau Loss of Fuel. Selain coal feeder, peralatan auxiliary pembangkit yang sensisitif terhadap drop tegangan juga trip diantaranya seperti : lube oil pump, cooling pump, dan air compressor. 6. Turbin unit Trip pukul : 4:56: dibuktikan dengan G-T management relay cubicle A unit yang mendeteksi Main Steam Valve (MSV) turbin close pukul 4:56: Turbin unit 2 trip pukul 4:56: dibuktikan dengan G-T management relay cubicle A unit 2 yang mendeteksi Main Steam Valve (MSV) turbin close pukul 4:56: Setelah kejadian Ini G-T management relay cubicle B unit 2 memerintahkan proteksi sequence reverse power bekerja pukul 4:56: PMT/CB 5A4 trip pukul 4:57: Pada saat MSV turbin unit trip (point 6) menyebabkan G-T management relay cubicle A dan B unit alarm proteksi reverse power pukul 4:57: Kemudian menyebabkan G-T management relay cubicle A unit memerintahkan reverse power bekerja pukul 4:57:28.8. Kemudian menyebabkan G-T

13 50 management relay cubicle B unit memerintahkan reverse power bekerja pukul 4:57: PMT/CB 5AB2 trip pukul 4:57: PMT/CB 5A2 trip pukul 4:57: Kondisi PLTU dan GIS sebelum gangguan. Berikut kondisi unit dan unit 2 sebelum trip : - Kondisi Unit Sebelum Gangguan Beban : 260 MW MSM : Medium Speed Mill (MSM) yang beroperasi MSM A, MSM B, MSM C, MSM E (MSM D tidak siap) - Kondisi Unit 2 Sebelum Gangguan Beban : 238 MW MSM : Medium Speed Mill (MSM) yang beroperasi MSM A, MSM B, MSM D, MSM E (MSM C tidak siap). 2. Data Beban GIS Labuan Sebelum gangguan Tabel 4.5 Data Beban GIS 50 kv Labuan Sebelum Gangguan Waktu Menes Menes 2 Saketi Saketi 2 (MW) (MW) (MW) (MW) 3: : : : : : : :

14 Analisa Trip Unit dan 2 PLTU 2 Banten Labuan. Rele jarak mendeteksi gangguan hubung singkat 3 fasa Saketi 2 dan PMT 5B4, PMT 5AB4, PMT 5B3 open. Sistem pengaman di saluran sudah bekerja, tetapi semestinya tidak menimbulkan pembangkit trip, karena beban yang di salurkan lewat line saketi 2 sebesar 8. MW (tabel 4.5) dan beban lebih banyak di salurkan ke Menes dan Pembangkit trip diawali oleh tripnya semua peralatan coal feeder karena terjadi under voltage, hal ini bisa dilihat pada Variable Speed Drive (VSD) ada alarm undervoltage. ALARM UNDER VOLTAGE Gambar 4.5 Electronic Coal feeder Dengan tripnya coal feeder maka suplai bahan bakar yang masuk ke Mill akan berhenti, sehingga bahan bakar yang masuk ke ruang bakar boiler juga akan stop. Sehingga sebagai pengaman boiler akan trip dari sinyal loss of fuel sehingga Main Fuel Trip (MFT) bekerja dan boiler trip. Berikut tampilan DCS MFT first out.

15 52 Gambar 4.6 Tampilan DCS MFT / Penyebab Boiler Trip 3. Karena Boiler trip, maka sinyal MFT akan memerintahkan turbin trip oleh ETS. Jika boiler trip maka produksi uap akan berhenti, sehingga turbin juga akan trip karena suplai uap ke turbin juga terganggu, sebagai pengaman turbin harus trip. Gambar 4.7 DCS ETS Turbin Trip

16 Dampak Kejadian Terhadap PLTU 2 Banten Labuan Dengan trip-nya pembangkit, menyebabkan pembangkit kehilangan kemampuan unit yang semestinya bisa di transfer ke system. Berikut dampak kejadian Dampak Terhadap Unit PLTU Labuan Unit. Kehilangan kemampuan unit : 260 MW selama 33 jam 2. Loss of opportunity : 8580 MWh 3. Peralatan yang rusak : PCV HP by pass oil bocor, LP By pass hanger lepas, turning gear start gagal Dampak Terhadap Unit PLTU Labuan Unit 2. Kehilangan kemampuan unit : 238 MW selama 24 jam 2. Perkiraan Loss of opportunity : 572 MWh.