TUGAS AKHIR ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PELEPASAN BEBAN DI PT. WILMAR NABATI GRESIK AKIBAT ADANYA PENGEMBANGAN SISTEM KELISTRIKAN FASE 2

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "TUGAS AKHIR ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PELEPASAN BEBAN DI PT. WILMAR NABATI GRESIK AKIBAT ADANYA PENGEMBANGAN SISTEM KELISTRIKAN FASE 2"

Yuliana Tedjo
7 tahun lalu
Tontonan:

1 TUGAS AKHIR ANALISIS STABILITAS TRANSIEN DAN PELEPASAN BEBAN DI PT. WILMAR NABATI GRESIK AKIBAT ADANYA PENGEMBANGAN SISTEM KELISTRIKAN FASE 2 WIJAYA KHISBULLOH Dosen Pembimbing Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, Ph.D Dr. Eng. Ardyono Priyadi, ST. MT

2 PENDAHULUAN 1. Latar Belakang 2. Perumusan Masalah 3. Tujuan 4. Metode

3 LATAR BELAKANG Pengembangan Pabrik Fase 2 Penambahan Beban dan Suplai (PLN, GTG 10 Mw dan 6.4 MW) 1. Perlu adanya analisis ulang tentang kestabilan sistem apabila mengalami gangguan. 2. Adapun gangguan yang mungkin terjadi dan perlu dilakukan analisis ulang antara lain : Generator Lepas, Motor Starting, Hubung Singkat dan hilangnya suplai dari PLN. 3. Perlu adanya analisis ulang akan tindakan, atau rekomendasi yang harus dilakukan apabila terjadi gangguan tersebut.

4 RUMUSAN MASALAH Analisa sistem kelistrikan di PT. Wilmar Nabati Gresik dengan beberapa kasus konfigurasi dan skema pembebanan yang ada. Analisis dan simulasi Stabilitas Transien (Transient Stability Analisys) dengan memperhatikan respon sudut rotor dan putaran generator serta respon tegangan dan frekuensi bus utama pada system akibat adanya kasus gangguan seperti generator lepas (generator trip), lepasnya suplai PLN (utility trip), Motor Starting, hubung singkat (short circuit) pada sistem kelistrikan PT. Wilmar Nabati Gresik Perencanaan dan evaluasi skema pelepasan beban yang efektif dan handal. Perangkat lunak yang digunakan dalam simulasi dan analisis adalah software Electrical Transient Analysis Program (ETAP).

5 TUJUAN Melaksanakan studi mengenai kestabilan transien sistem kelistrikan PT. Wilmar Nabati Gresik Mendapatkan Rekomendasi yang diperlukan. Merancang sebuah skema pelepasan beban (Load Shedding) yang handal Menjaga Beban-beban penting saat terjadi gangguan

6 METODE 1. Studi Literatur 2. Pengumpulan Data 3. Pengolahan Data dan Pemodelan sistem 4. Simulasi dan Analisis Data 5. Penulisan Buku Tugas Akhir

7 DASAR TEORI 1. Definisi Kestabilan 2. Standart 3. Jenis Gangguan

8 DEFINISI KESTABILAN Studi Kestabilan dibagi menjadi tiga Rotor angle stability. Voltage stability and Voltage Collapse. Long Term and Mid Term Stability Sumber : Power System Stability and Control by Prabha Kundur

9 ANSI/IEEE Std C STANDAR Step Frequency Trip Point (Hz) Percent of Load Shedding (%) Fixed Time Delay (Cycles) on Relay As Required to arrest decline before 58.2 Hz SEMI F47 VOLTAGE SAG DURATION VOLTAGE SAG Duration (s) Cycles at 60 Hz Cycles at 50 Hz Percent (%) of Equipment Nominal Voltage < 50 ms < 3 Cycles <2.5 cycles Not Specified 50 to 200 ms 3 to 12 cycles 2.5 to 10 cycles 50% 200 to 500 ms 12 to 30 cycles 10 to 25 cycles 70% 500 to 1000 ms 30 to 60 cycles 25 to 50 cycles 80% > 1000 ms > 60 cycles > 50 cycles Not Specified

10 JENIS GANGGUAN Hubung Singkat Motor Starting Gangguan yang Mempengaruhi Kestabilan Lepas Pembangkit Perubahan Beban

11 SIMULASI DAN ANALISIS 1. Extreme Condition 2. Peak Load Condition

12 EXTREME CONDITION MW Mvar MVA % PF Source (Swing Buses): Lagging Source (Non-Swing Buses): Lagging Total Demand: Lagging Total Motor Load: Lagging Total Static Load: Leading ID Jenis Nominal (kw) Operasi kw Kvar PLN Grid PWS-DG-01 DEG PWS-DG-02 DEG PWS-STG-01 STG PWS-STG-02 STG Future Gen GTG PWS-NGT-01 GTG Total Supply Loading Faktor : 2 DEG, PLN, 2 STG, 2 GTG : Extreme condition

13 EXTREME CONDITION Nama Kasus Keterangan Gen_Trip_15 Generator PWS-STG-02 Off Sumber Lain On Gen_15_LS Generator PWS-STG-02 Off dan Load Shedding Gen_Trip_10 Future Generator Off Sumber Lain On Gen_10_LS Future Generator Off dan Load Shedding Gen_Trip_6.4 Generator PWS-NGT-01 Off Sumber Lain On Gen_6.4_LS Generator PWS-NGT-01 Off dan Load Shedding PLN_Trip PLN Off Sumber Lain On PLN_Trip_LS1 PLN Off dan Load Shedding Tahap 1 PLN_Trip_LS2 PLN Off dan Load Shedding Tahap 2 SC_10.5kV Hubung Singkat di bus 10.5 kv SC_10.5_LS Hubung Singkat di bus 10.5 kv + Open CB SC_3.3kV Hubung Singkat di bus 3.3 kv MS_1 Motor Starting motor terbesar dengan VSD MS_2 Motor Starting motor terbesar di bus 3.3 kv

14 Gen_Trip_15 EXTREAME CONDITION % Frekuensi (%) Waktu (Detik) 100 % Frekuensi Tegangan (%) % Waktu (detik) FUTURE FLOUR MILL 1 SP-BUS SP-BUS % Ampere (A) % Arus MVA % SP-TRF SP-TRF Waktu (detik) 0 Waktu (detik) Arus yang diserap dari PLN sebesar % 382 A menjadi 812 A SP-TRF overload : 6.5 MVA ke 9.92 MVA SP-TRF overload : 12 MVA ke MVA

15 PLN EXTREAME CONDITION Daya dari 13 MVA menjadi MVA MVA % Waktu (detik) PLN Perjanjian Pembatasan daya antara PLN dengan PT. Wilmar Nabati Gresik. Karakteristik waktu Tripping berdasarkan TDL x In (Trip dalam waktu : > 60 menit) 1.20 x In (Trip dalam waktu : < 20 menit) 1.50 x In (Trip dalam waktu : < 10 menit) 4.00 x In (Trip dalam waktu : koord dengan setting OCR trafo). Sumber : PT.PLN Persero

16 EXTREAME CONDITION Perhitungan waktu Tripping Overload Relay :Rele GEC Measurement Type MCHNO2.t = σ x ln [ I ] 2 [ I ] 2 - [ k x Is] 2 I Is σ k = Arus Beban yang masuk ke rele = Arus Beban Penuh = time constant13,49 menit = 1,05 (konstanta) 2 2 I 812. t = σ ln = ln = 3.77menit I ( k Is) 812 ( ) Rele akan trip pada saat t = 3.77 menit Sumber : PT.PLN Persero

17 Gen_15_LS EXTREAME CONDITION % Frekuensi (%) % frekuensi Tegangan (%) % FUTURE FLOUR MILL 1 SP-BUS SP-BUS Waktu(detik) 70 Waktu (detik) Load shedding sebesar MW saat t=1.3 detik atau 0.3 detik setelah generator trip. MVA % SP-TRF SP-TRF Daya yang melalui Trafo SP-TRF dan SP-TRF telah kembali normal % Daya yang diserap PLN kembali normal 0 Waktu (detik)

18 SC_10.5kV % Terjadi Overfrequency 102 % EXTREAME CONDITION 78 % Frekuensi (%) SP-BUS SP-BUS Tegangan (%) % FUTURE FLOUR MILL 1 SP-BUS SP-BUS % Waktu (Detik) 0 Waktu (Detik) 0.2 % Tegangan Jatuh 1. Tegangan pada bus sistem yang tidak mengalami hubung singkat ikut jatuh. 2. Terjadi pelonjakan Frekuensi pada beberapa bus yang dekat dengn daerah hubung singkat.

19 SC_10.5_LS EXTREAME CONDITION Frekuensi (%) % Frekuensi SP-BUS % Frekuensi (%) FUTURE FLOUR MILL 1 SP-BUS SP-BUS Waktu (Detik) 0 Waktu (Detik) Tegangan Jatuh 1. Berdasarkan grading waktu, open CB pada t = 0.7 sekon. 2. Tegangan pada SP-BUS sempat mengalami voltage sag yang cukup rendah hingga mencapai 0.2 %.

20 MS_2 EXTREAME CONDITION Tegangan (%) SP-BUS SP-BUS tegangan bus SP-BUS sempat mengalami undervoltage menjadi % selama starting awal motor yakni selama 3 detik % Waktu (s) Setting rele undervoltage di set agar tidak trip saat motor START

21 PEAK LOAD CONDITION MW Mvar MVA % PF Source (Swing Buses): Lagging Source (Non-Swing Buses): Lagging Total Demand: Lagging Total Motor Load: Lagging Total Static Load: Leading ID JENIS NOMINAL (kw) KW OPERASI kvar PWS-STG-01 ST PWS-STG-02 ST Future Gen GT PWS-NGT-01 GT TOTAL Supply Loading Faktor : 2 STG, 2 GTG : Peak Load condition

22 PEAK LOAD CONDITION Nama Kasus Gen_ 15 Gen_15+LS1 Gen_ 10 Gen_10+LS1 Gen_ 6.4 Gen_6.4+LS SC_10.5kV SC_10.5+LS SC_3.3kV MS_1 MS_2 Keterangan Generator PWS-STG-02 Off Sumber Lain On Generator PWS-STG-02 Off dan Load Shedding Future Generator Off Sumber Lain On Future Generator Off dan Load Shedding Generator PWS-NGT-01 Off Sumber Lain On Generator PWS-NGT-01 Off dan Load Shedding Hubung Singkat di bus 10.5 kv Hubung Singkat di bus 10.5 kv + Open CB Hubung Singkat di bus 3.3 kv Motor Starting motor terbesar dengan VSD Motor Starting motor terbesar di bus 3.3 kv (grup motor)

23 Gen_15 PEAK LOAD CONDITION Frekuensi (%) Frekuensi Tegangan (%) FUTURE FLOUR MILL 1 SP-BUS SP-BUS Waktu (Detik) Frekuensi Turun Waktu (detik) Tegangan turun

24 Gen_15+LS1 PEAK LOAD CONDITION % Frekuensi Frekuensi 20 0 Waktu (detik) Frekuensi Turun Berdasarkan standar ANSI/IEEE Std C Dilakukan pelepasan beban tahap 1 (10 %) sebesar MW. Pada saat t = 1,321 Sekon.

25 Gen_15+LS2 PEAK LOAD CONDITION % % Frekuensi Teganagn (%) % Future Flour Mill SP-BUS SP-BUS Waktu (detik) PELEPASAN BEBAN TAHAP 2 = MW saat t=1.662 sekon

26 PENUTUP 1. Kesimpulan 2. Saran

27 KESIMPULAN Pada kasus generator 15 MW lepas dari sistem pada saat kondisi pembebanan ekstrim, perlu dilakukan pelepasan beban sebesar MW dan pada saat kondisi beban puncak (tanpa grid), rele under frequency melakukan pelepasan beban dalam dua tahap sebesar 9,398 MW. Pada saat terjadi kasus hubung singkat, tegangan di SP-BUS jatuh sampai dengan 0.2 %. Pada kasus motor start, tegangan jatuh menjadi % selama 3 detik.

28 SARAN Pada saat sistem terhubung dengan grid, ketika salah satu generator trip, harap memperhatikan trafo SP-TRF dan SP-TRF agar tidak overload. Karena kehilangan daya akibat generator trip, akan dikompensasi oleh PLN sehingga kedua trafo akan overload. Sebaiknya memasang rele yang memiliki kemampuan PLC, sehingga dapat bekerja optimal melakukan pelepasan beban saat generator Trip, namun sistem terhubung ke grid. Setting rele undervoltage pada motor harus diatur lebih lama dari 3 detik agar saat terjadi motor start tidak trip.

29 SEKIAN

30 LAMPIRAN

31 SLD 2 of 5 LAMPIRAN

32 SLD 3 of 5 LAMPIRAN

33 SLD 4 of 5 LAMPIRAN

34 SLD 5 of 5 LAMPIRAN

35 PERTANYAAN 1. Tunjukkan respon tegangan kasus Gen_15 untuk rentang waktu 30 detik. 2. Apa jenis exciter yang digunakan pada generator. 3. Mengapa frekuensi pada saat SC naik? Tunjukkan respon daya dari PLN dan di sekitar titik hubung singkat.

36 Respon Gen_15 Tegangan Tegangan (%) SP-BUS Future Flour Mill SP-BUS Waktu (detik) Respon tegangan masih tidak stabil

37 Eksiter Tipe eksiter yang digunakan adalah eksiter IEEE Type 2 Rotating Rectifier System (2) Parameter STG-01 STG-02 NGT-01 Future VRmax VRmin SEmax SE Efdmax KA KE KF TA TE TF TF TR

38 Short Circuit RPM RPM generator PWS-STG-01 PWS-STG-02 MW Daya PWS-STG waktu (detik) Waktu (detik) 350 Sudut Rotor 20 Daya PLN Degree Waktu (sekon) PWS-STG-01 PWS-STG-02 MW Waktu (detik) Daya PLN

39 Short Circuit RPM PWS-STG-02 Waktu (sekon) PWS-STG-02 MW PWS-STG-02 Waktu (detik) PWS-STG Rotor Angle 80 Daya PLN Degree Time (S) PWS-STG-02 PWS-STG-01 MW Waktu (sekon) Daya PLN

dokumen-dokumen yang mirip

Analisis Stabilitas Transien dan Pelepasan Beban di Perusahaan Minyak Nabati

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-6 1 Analisis Stabilitas Transien dan Pelepasan Beban di Perusahaan Minyak Nabati Wijaya Khisbulloh, Ardyono Priyadi, dan Ontoseno Penangsang Jurusan Teknik