Nama : Ririn Harwati NRP : Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT.

Transkripsi

1 Nama : Ririn Harwati NRP : Pembimbing : 1. Prof. Ir. Ontoseno Penangsang, M.Sc, PhD 2. Prof. Dr. Ir. Adi Soeprijanto, MT. Presentasi Sidang Tugas Akhir (Genap 2010) Teknik Sistem Tenaga Jurusan Teknik Elektro ITS Pa ge 1

2 1. PENDAHULUAN 2. TEORI PENUNJANG 3. METODOLOGI PENELITIAN 4. SIMULASI DAN ANALISA 5. PENUTUP Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 2

3 1.1 LATAR BELAKANG Ketidakstabilan sistem tenaga listrik mengakibatkan terganggunya kontinuitas pelayanan daya beban. Gangguan merupakan salah satu penyebab sistem keluar dari batas stabil. Hubung singkat Efek Motor starting Lepas Pemban gkit Dapat menyebabkan sistem keluar dari batas stabil Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 3

4 1.2 TUJUAN Analisis Stabilitas Transien Hasil review Studi Analisa Stabilitas Transien Acuan Perancangan skema pelepasan beban Sistem yang handal dan Stabilitas yang layak Untuk menghindari collapsed pada sistem akibat gangguan Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 4

5 1.3 BATASAN MASALAH Simulasi dan analisis menggunakan software ETAP 4.0. Analisis sistem tenaga yang dilakukan difokuskan pada analisis stabilitas transien dan pelepasan beban. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 5

6 2.1 STABILITAS SISTEM Kemampuan dari suatu sistem tenaga listrik untuk mempertahankan sinkronisasi dalam suatu sistem setelah terjadi gangguan. Persamaan yang mengatur gerakan rotor suatu mesin serempak didasarkan pada prinsip dasar dinamika J d dt 2 m 2 = T a = T m T e Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 6

7 2.2 STABILITAS TRANSIEN merupakan kemampuan sistem tenaga untuk mencapai kondisi stabil operasi baru yang dapat diterima setelah sistem mengalami gangguan besar. Studi kestabilan transien diperlukan untuk memastikan kemampuan sistem untuk bisa menahan kondisi transien setelah terjadinya gangguan besar. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 7

8 2.3 HAL HAL YANG DAPAT MEMPENGARUHI KESTABILAN Gangguan Hubung Singkat 1 Kondisi normal 2 Terjadi gangguan 3 Gangguan Hilang 4 Kurva Sudut Daya Karakteristik Respon Generator Pada Keadaan Gangguan Perlambatan rotor generator Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 8

9 2.3.2 Starting Motor Starting motor induksi merupakan salah satu faktor yang dapat menimbulkan adanya gangguan pada sistem kelistrikan. Pada saat motor distart akan terjadi penarikan arus yang sangat besar dan akan terjadi penurunan tegangan pada sistem tenaga yang menyuplai motor tersebut. Hal ini tentunya akan menyebabkan kinerja peralatan peralatan lain dalam sistem tersebut terutama peralatan yang sangat sensitif terhadap penurunan atau kenaikan tegangan menjadi terganggu. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 9

10 2.3.3 Penambahan beban secara tiba-tiba Penambahan beban secara tiba tiba dalam jumlah yang besar dapat mengakibatkan ketidakseimbangan antara kebutuhan daya dan suplai beban sehingga dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 10

11 2.4 LOAD SHEDDING (PELEPASAN BEBAN) Manual Load Shedding Gangguan Suplai dan kebutuhan beban Tidak seimbang Load Shedding Automatic Load Shedding Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 11

12 Load Shedding 3 Langkah (ANSI/IEEE C ) Step Frequency Trip Point (Hz) Percent of Load Shedding (%) As required to arrest decline before 58.2 Hz Fixed Time Delay (Cycles) on Relay Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 12

13 3.1 PEMODELAN SISTEM GTG 100 PABRIK SATU PLN UTILITY PABRIK DUA 2 Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 13

14 3.2 FLOW CHART ANALISIS STABILITAS TRANSIEN Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 14

15 4.1 Studi Kasus Mode Operasi Nama Kasus Keterangan Kasus Mode Operasi Nama Kasus Keterangan Kasus PLN Dan GTG 100 ON (Sistem Integrasi ON) TS GEN OFF GEN OFF LS 1 Kondisi Operasi Normal GTG 100 Trip GTG 100 Trip, Load Shedding 1 PLN Dan GTG 100 ON (Sistem Integrasi ON) PLN OFF PLN OFF LS 1 PLN OFF LS 2 Utility Trip Utility Trip, Load Shedding 1 Utility Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2 PLN Dan GTG 100 ON (Sistem Integrasi ON) GEN OFF LS 2 GEN OFF LS 3 GTG 100 Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2 GTG 100 Trip, Load Shedding 1, Load Shedding 2, Load Shedding 3 PLN Dan GTG 100 ON (Sistem Integrasi ON) PLN Dan GTG 100 ON (Sistem Integrasi ON) MT START MT START 1 SHORT CIRUIT SC 1 Pelepasan beban, MT START capasitor bank ON, MT START, Cappasitor bank OFF Bus 10 Fault Bus 10 Fault, CB Open Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 15

16 4.2 Simulasi Stabilitas Transien Mode Operasi TS : Integrasi PLN dan GTG ON : Normal Respon frekuensi GTG 100 saat mode operasi normal Respon frekuensi Bus saat mode operasi normal Range Hz s.d Hz Respon tegangan bus saat mode operasi normal % pada steady state Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 16

17 4.2.1 Mode Operasi GEN OFF: Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Respon frekuensi Bus saat GTG 100 lepas GTG OFF 33 MW f min %. PLN ON 16 MW Respon tegangan bus saat GTG 100 lepas V PS2280 =87.76 % V PM2281A = % V PM2281B = % Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 17

18 4.3.3 Mode Operasi GEN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s) Tahapan Load Shedding berdasarkan penurunan tegangan NO % Tegangan UVR bekerja Waktu % Load Shedding (cycle) 1 90 % % 2 90 % % 3 93 % % Penjelasan kasus stabilitas transien Nama Kasus GEN OFF LS 1 Keterangan Kasus Aksi Waktu (s) GTG 100 Trip, Load Shedding 1 Gen OFF, CB 02CB17 Open CB 02CB06 Open CB 02CB07 Open CB 02CB09 Open Daya 33 MW MW Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 18

19 Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1 GTG OFF 33 MW V PS2280 = 90.52%. V PM2281A=91.18 %. V PM2281B = % PLN ON 16 MW UVR 90 % = 2.01 S Delay 10 cycles Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1 Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 19

20 4.3.4 Mode Operasi GEN OFF LS 2 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s), Load Shedding 2 (t=2.4 s) Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1dan LS 2 Nama Kasus GEN OFF LS 2 Keterangan Kasus Aksi Wakt u (s) GTG 100 Trip, Gen OFF, 2 Load Shedding 1, CB 02CB17 Open CB 02CB06 Open CB 02CB07 Open CB 02CB09 Open 2.2 Daya 33 MW MW V PS2280 = 92.8 %. V PM2281A= %. V PM2281B = %. Load Shedding 2 CB 02CB12 Open CB 02CB15 Open CB 02CB16 Open CB 03CB30 Open CB 03CB27 Open MW UVR 90 % = 2.01 S Delay 20 cycles Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 20

21 4.3.5 Mode Operasi GEN OFF LS 3 : Integrasi PLN dan GTG ON : GTG 100 Delete (t = 2 s) Load Shedding 1 (t = 2.2 s), Load Shedding 2 (t=2.4 s) Load Shedding 3 (t = 2.6 s). Nama Kasus GEN OFF LS 3 Keterangan Kasus Aksi Wakt u (s) GTG 100 Trip, Gen OFF, 2 Load Shedding 1, CB 02CB17 Open CB 02CB06 Open CB 02CB07 Open CB 02CB09 Open 2.2 Daya 33 MW MW Respon tegangan bus setelah dilakukan LS 1, LS 2 dan LS 3 Load Shedding 2, CB 02CB12 Open CB 02CB15 Open CB 02CB16 Open CB 03CB30 Open CB 03CB27 Open MW Load Shedding 3, CB 03CB29 Open CB 03CB26 Open CB 03CB36 Open UT02A MW V PS2280 = %. V PM2281B = % Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 21

22 4.3.6 Mode Operasi PLN OFF : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete (t= 2 s). Respon frekuensi Bus saat mode operasi PLN OFF GTG ON 33 MW f Steadystate %. Respon tegangan bus saat mode operasi PLN OFF PLN OFF 16 MW Penurunan dalam waktu 0.48 detik Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 22

23 Step Frequency Trip Point (60 Hz) Skema Load Shedding Tiga Langkah Frequency Trip Point % Percent of Load Shedding (%) Fixed Time Delay (Cycles) on Relay As required to arrest decline before 58.2 Hz Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 23

24 4.3.7 Mode Operasi PLN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete (t= 2 s), Load Shedding 1 (t = 2.261) Nama Kasus Keterangan Kasus Aksi Waktu (s) Daya Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1 PLN OFF 2 16 MW PLN OFF LS 1 Utility Trip, Load Shedding 1 CB02CB17 Open CB02CB06 Open CB02CB08 Open CB02CB13 Open CB02CB15 Open MW %. f % = s Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 24

25 4.3.8 Mode Operasi PLN OFF LS 1 : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : PLN Utility Delete (t= 2 s), Load Shedding 1 (t = 2.261), Load Shedding 2 ( t = s). Nama Kasus PLN OFF LS 2 Keterangan Kasus Aksi Waktu (s) Utility Trip, PLN OFF 2 Load Shedding 1, CB02CB17 Open CB02CB06 Open CB02CB08 Open CB02CB13 Open CB02CB15 Open Load Shedding 2 CB03CB29 Open CB03CB26 Open CB03CB38 Open UT02A Daya 16 MW MW MW Respon frekuensi bus setelah dilakukan LS 1 dan LS %. Atau Hz % = s. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 25

26 4. SIMULASI DAN ANALISA Mode Operasi MT START : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : LS 1 (t = 0 S), (t = 1 s). Bus PM2281A Bus PM2281B MP 221A 1350 KW Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 26

27 4. SIMULASI DAN ANALISA Mode Operasi MT START : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : LS 1 (t = 0 S), (t = 1 s). Pelepasan Beban Nama Kasus Keterangan Kasus Aksi Waktu (s) MT START CB02CB17 Open 0 Pelepasan beban CB02CB06 Open CB02CB08 Open Daya MW MT START CB02CB13 Open MP221A Accel KW Motor Starting Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 27

28 Respon frekuensi GTG 100 saat MT START Respon tegangan bus saat MT START aman %. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 28

29 Mode Operasi MT START 1 : Cappasitor bank ON (t = 0 s), MT START (t = 2 s), Cappasitor bank OFF (t = 4 s) Cappasitor Bank MP 221A 1350 KW Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 29

30 Respon frekuensi GTG 100 saat MT START menggunakan cappasitor bank Respon tegangan GTG 100 saat MT START menggunakan cappasitor bank Bus PM2281A % Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 30

31 Mode Operasi SHORTCIRCUIT : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : Shortcircuit (t = 2 s) MT GB 302 Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 31

32 Mode Operasi SHORTCIRCUIT : Integrasi PLN dan GTG 100 ON : Shortcircuit (t = 2 s), CB Open (t = 2.1 s) Respon frekuensi GTG 100 saat terjadi hubung singkat 49.5 Hz s.d 50.5 Hz Respon tegangan bus saat terjadi hubung singkat diikuti pelepasan daerah ganguan % Selama s. Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 32

33 Standar Voltage sagging menurut SEMI F47 Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 33

34 4.1 KESIMPULAN Berdasarkan hasil yang didapatkan dari simulasi dan analisis pada tugas akhir ini, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: Akibat lepasnya GTG 100 menyebabkan jumlah beban yang ditanggung pembangkit PLN lebih besar dari kapasitas pembangkit PLN sehingga tegangan bus main station turun mencapai % sehingga dibutuhkan tiga tahapan pelepasan beban untuk mengembalikkan tegangan ke dalam batas stabil. Pada kondisi Gangguan lepasnyapembangkit PLN menyebabkan frekuensi di bus sistem turun secara signifikan menjadi %. Untuk itu dibutuhkan tiga tahapan load shedding untuk mengembalikan frekuensi ke batas stabil. PT. Petrokimia kurang handal dalam hal motor starting. Untuk menyalakan motor dengan kapasitas daya 1350 KW dibutuhkan pelepasan beban sebelumnya. Cappasitor bank berkapasitas 1100 kvar dapat digunakan sebagai metode alternatif untuk menjalankan satu motor besar berkapasitas 1350 Kw tanpa harus melepas beban terlebih dahulu Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 34

35 [1] Bagian Operasi, Evaluasi Operasi Tenaga Listrik Sistem Sulawesi Selatan, PT. PLN (Persero) AP2B Sistem Sulsel, Makassar, 2007 [2] Marsudi, Djiteng, 2006, Operasi Sistem Tenaga Listrik, Yogyakarta : Graha Ilmu. [3] Penangsang, Ontoseno. Kestabilan Sistem Tenaga Listrik Diktat Kuliah Analisis Sistem Tenaga Listrik 2, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. [4] Dwi, Chandra, Analisa Stabilitas Transien dan Perancanan Pelepasan Beban di PT Katim Parna Industri Bontang, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya [5] Prabha Kundur, 1994, Power System Stability and Control, McGraw Hill, Inc. [6] Hadi Saadat, 1999, Power System Analysis, McGraw Hill, Inc. [7] Mirza, Peningkatan Kestabilan Tegangan Di Sistem Kelistrikan Jawa Bali Dengan Manajemen Cadangan Daya Reaktif BAB II, Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya [8] Dimas F.U.P, Patriandari, Ririn H, 2009, Stabilitas Frekuensi Pada Sistem 500 kv Jawa Bali, ITS. Surabaya. [9] Robandi, Imam, 2006, Desain sistem Tenaga Modern, Yogyakarta : Andi. [10] Peraturan Menteri Energi Dan Sumber Daya Mineral Nomor 03 Tahun 2007 tentang Aturan Sistem Tenaga Listrik Jawa Bali Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 35

36 Sekian Terima Kasih Jurusan Teknik Elektro-ITS Page 36