Indar Chaerah G, Studi Penurunan Frekuensi pada Saat PLTG Sengkang Lepas dari Sistem

Transkripsi

1

2 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 STUDI LAJU PENURUNAN FREKUENSI PADA SAAT PLTG SENGKANG LEPAS DARI SISTEM SULSELTRABAR Indar Chaerah G Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Abstrak Sistem tenaga listrik harus mampu menyediakan tenaga listrik bagi para pelanggan dengan frekuensi yang praktis konstan. Penyimpangan frekuensi dari nilai nominal harus selalu dalam batas toleransi yang diperbolehkan. Daya aktif mempunyai hubungan yang erat dengan nilai frekuensi dalam sistem, sedang beban sistem yang berupa daya aktif dan daya reaktif selalu berubah sepanjang waktu. Frekuensi bertambah saat daya pembangkit lebih besar dari daya beban, dan frekuensi berkurang saat daya pembangkit lebih kecil dari daya beban. Kecepatan kenaikan atau penurunan frekuensi ini yang disebut df/dt atau perubahan frekuensi per satuan waktu. Perhitungan laju penurunan frekuensi terhaap waktu (df/dt) dikhususkan untuk kasus lepasnya suatu pembangkit dari sistem di Sistem Tenaga Listrik Sulawesi Selatan.Pada penelitian ini ada 4 skenario pelepasan pembangkit, dan dari simulasi terlihat bahwa laju penurunan frekuensi sebanding dengan jumlah pembangkit yang lepas. Program yang digunakan yakni software Matlab dengan fasilitas GUI BuilDEr (GUIDE) yang merupakan salah satu program beroreantasi pada objek. Kata Kunci : df/dt, UFR,GUI, frekuensi Seiring perkembangan dunia industri, fabrikasi pengolahan dan perkembangan teknologi lainnya, maka akan meningkat pula kebutuhan tenaga listrik. Perkembangan ini kurang dibarengi dengan pengembangan pembangkit listrik. Keterbatasan pembangkit ini serta penurunan kemampuan pembangkit akibat penuaan merupakan salah satu masalah untuk melaksanakan pelayanan kontinuitas. Di lain pihak kadang terjadi gangguan-gangguan yang dapat menimbulkan putusnya pelayanan listrik ke konsumen. Lebih besarnya daya beban dari daya pembangkit mengakibatkan terjadinya penurunan frekuensi. Kecepatan penurunan frekuensi ini sangat tergantung dari beberapa faktor misal besar kecilnya daya yang hilang di sistem. Kecepatan penurunan frekuensi yang kecil tentunya masih bisa ditangani oleh alatalat yang sudah terpasang dan bekerja secara otomatis atau secara manual bila dianggap perlu. Namun untuk kecepatan penurunan frekuensi yang besar, maka untuk sistem yang ada sekarang ini sebaiknya dilakukan penanganan secara manual dengan metodemetode yang ada. Kecepatan penurunan frekuensi ini yang disebut sebagai df/dt. Pada suatu sistem tenaga listrik yang telah mengalami defisit daya, gangguan gangguan yang terjadi pada sistem sangat rentan mengakibatkan semakin besarnya defisit pada sistem. Strategi yang dilakukan AP2B Sistem Sulsel untuk menjaga frekuensi sistem pada kondisi defisit ini adalah : 1. Pelepasan Beban Manual (Manual Load Shedding). Pelepasan beban manual dilakukan pada saat sistem sistem mengalami defisit tiba tiba akibat gangguan pada unit pembangkit yang beroperasi atau naikknya beban yang diluar perkiraan. Pelepasan beban manual ini dilakukan untuk menghidari pelepasan beban yang lebih besar akibat bekerjanya UFR. Besarnya pelepasan beban manual ditentukan berdasarkan kebutuhan saat itu dan berlaku ke semua unit cabang yang disuplai oleh sistem berdasarkan beban cabang tersebut. 2. Pelepasan Beban Otomatis (dengan UFR). Pelepasan beban otomatis ini terjadi jika terjadi gangguan supply pembangkit yang mengakibatkan sistem mengalami defisit secara tiba tiba dan tidak dapat diseimbangkan dengan Manual Load Shedding. Pelepasan beban otomatis ini bekerja berdasarkan pengaturan setting frekuensi sistem yang menggunakan UFR (Under Frequency Relay)

3 Tabel 1. Skema UFR Sistem Sulawesi Selatan Tahap Frekuensi Beban (MW) LWBP WBP I II III IV Island Operation Island Operation atau operasi terpisah suatu unit pembangkit adalah bila terjadi gangguan pada sistem yang menyebabkan sistem akan mengarah ke kondisi black out, maka pembangkit yang direncanakan untuk island operation tetap dapat beroperasi dengan beban sebagian (pulau) memisahkan diri dari sistem. Island Operation ini mempunyai tujuan : a. Mempercepat proses recovery sistem bila terjadi gangguan besar. b. Mencegah terjadinya padam total pada sistem, dan untuk menekan energi tak tersalur (ENS) akibat gangguan. Skema island operation dilakukan dengan melepas PMT 150 kv dan 70 kv untuk memisahkan unit unit pembangkit yang telah ditentukan menjadi sistem yang lebih kecil. Unit unit pembangkit pada masing masing skema Island Operation adalah : a. 1 unit PLTA atau 3 unit PLTGU Sengkang b. 2 unit PLTA atau 3 unit PLTGU Sengkang Secara umum pola pola pengaturan frekuensi diatas dapat dilihat pada gambar 2. Pemadaman Bergilir Strategi pemadaman ini adalah yang paling sering dilakukan pada sistem Sulawesi Selatan apabila sistem mengalami defisit daya. Pemadaman bergilir ini dilakukan apabila pada rencana harian sistem sudah dinyatakan defisit daya. Pemadaman bergilir ini dilakukan oleh APD Makassar untuk Gardu Induk yang telah memiliki fasilitas SCADA distribusi, sedangkan untuk Gardu Induk yang belum memiliki fasilitas SCADA distribusi, pemadaman bergilir dilakukan langsung oleh dispatcher AP2B di bawah koordinasi dengan unit cabang terkait. Besarnya pengurangan beban dengan pemadaman bergilir ini dibagi secara proporsional berdasarkan daya masing masing cabang tersebut pada saat beban puncak sistem dan dilaksanakan dengan tetap memperhatikan kondisi terkini sistem. Gambar 1. Strategi pengaturan frekuensi sistem Sulsel METODE 1. Data Sistem Sulseltrabar Penelitian ini diawali dengan proses pengumpulan data baik data pembangkit, transmisi dan beban. Kemudian langkah selanjutnya melakukan pemodelan pada software Matlab Versi 7.04 membuat model perubahan df/dt. Data operasi sistem, data moment inertia UFR dimasukkan ke model, selanjutnya dilakukan analisis gangguan. Pada penelitian ini ada 4 skenario gangguan yang dilakukan yakni : a. Skenario I : Pelepasan Pembangkit Sektor Sengkang 1 Unit b. Skenario II : Pelepasan Pembangkit Sektor Sengkang 2 Unit c. Skenario III : Pelepasan Pembangkit Sektor Sengkang 3 Unit d. Skenario IV : Pelepasan Pembangkit Sektor Sengkang 4 Unit Dari keempat skenario ini akan dilihat pengaruh setting UFR yang ada pada sistem terhadap perubahan frekuensi.

4 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 Tabel 2. Data Daya Mampu dan Konstanta Inersia Pembangki-Pembangkit Sistem Sulawesi Selatan SEKTOR / CABANG Sektor Bakaru Sektor Tello PT E. Sengkang UNIT PEMBANGKIT JML UNIT DAYA MAMPU (MVA) KONSTANTA INERSIA ( MW.Scc / MVA ) MW.Scc PLTA Bakaru PLTA Bakaru PLTU Unit PLTU Unit PLTG Westcan PLTG Alsthom PLTG Alsthom PLTD Mitsubishi PLTD Mitsubishi PLTD SWD PLTD SWD PLTG GE PLTG GE PLTGU GT 11 ** PLTGU GT 12 ** PLTGU ST 18 ** PLTGU ext *, ** PT MP PLTD Suppa PT PLTD Sewatama Cab. Palopo Cab. PLTD Makale ** PLTD Palopo ** PLTD Masamba ** PLTD Stma Palopo PLTM Sawitto ** Pinrang PLTD Mamuju ** Cab. PLTD Bili-Bili ** Sumber : Data momen inersia unit-unit Pembangkit Sistem Sulawesi Selatan 2. Alur Penelitian Adapun alur penelitian dapat dilihat pada gambar 2. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Skenario I : 1 Unit Sengkang Lepas Pada pola operasi pembebanan

5 kondisi WBP malam (Februari 2008), unit pembangkit sektor Sengkang#1. Diperoleh respon laju penurunan frekuensi sebesar Hz/detik Mulai Kumpulkan Data Sistem dan Konfirmasi ke pihak PLN AP2B Sistem SusSel Pelajari Program MATLAB denganfasilitas GUIDE Buat Program / Perbaiki Program Input Data Sistem Hitung df/dt Sistem dengan Program Tidak Benar? Ya Output Nilai df/dt = Ingin Menghitung Lagi? Tidak Selesai Ya Gambar 3. Tampilan output program untuk kasus 1 unit Sengkang (GT11) lepas untuk pola operasi Februari 2008 Gambar 2. Flowchart perencanaan penelitian b. Skenario II: 2 Unit Sengkang Lepas Simulasi dilakukan dengan asumsi terjadi gangguan pada 2 unit pembangkit pada sektor Sengkang yakni :GT11 dan GT12. Laju penurunan frekuensi pada saat terjadi pelepasan pembangkit-pembangkit ini terlihat semakin besar yakni sebesar Hz/detik, dengan besar nominal frekuensi pada saat 1 detik pertama setelah terjadi pelepasan pembangkit sebesar Hz. Gambar 4. Tampilan output program untuk kasus 2 unit Sengkang (GT11,GT 12) lepas untuk pola operasi Februari 2008

6 MEDIA ELEKTRIK, Volume 4 Nomor 1, Juni 2009 c. Skenario III: 3 Unit Sengkang Lepas Simulasi dilakukan dengan asumsi terjadi gangguan pada 3 unit pembangkit pada sektor Sengkang yakni :GT11, GT12 dan ST18. Laju penurunan frekuensi pada saat terjadi pelepasan pembangkitpembangkit ini terlihat semakin besar yakni sebesar Hz/detik, dengan besar nominal frekuensi pada saat 1 detik pertama setelah terjadi pelepasan pembangkit sebesar Hz. d. Skenario IV: 4 Unit Sengkang Lepas Simulasi dilakukan dengan asumsi terjadi gangguan pada 4 unit pembangkit pada sektor Sengkang yakni :GT11, GT12 dan ST18. Laju penurunan frekuensi pada saat terjadi pelepasan pembangkitpembangkit ini terlihat semakin besar yakni sebesar Hz/detik, dengan besar nominal frekuensi pada saat 1 detik pertama setelah terjadi pelepasan pembangkit sebesar Hz. Berdasarkan simulasi ini terlihat bahwa, laju penurunan frekuensi sebanding dengan jumlah pembangkit yang lepas. Gambar 5. Tampilan output program untuk kasus 3 unit Sengkang GT11,GT 12,ST12) lepas untuk pola operasi Februari 2008 Gambar 6. Tampilan output program untuk kasus 4 unit Sengkang (GT11,GT 12,ST12 & EXT) lepas untuk pola operasi Februari 2008 SIMPULAN Berdasarkan teori yang ada dan membandingkannya dengan hasil simulasi, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya nilai df/dt adalah besarnya daya yang dibangkitkan oleh unit pembangkit sebelum terjadi gangguan, beban sistem sebelum gangguan, besarnya daya yang dibangkitkan oleh unit yang terganggu, besarnya daya yang terpasang dari unit pembangkit yang beroperasi sebelum terjadi gangguan, dan besarnya daya yang terpasang dalam MW dari unit yang mengalami ganguan. 2. Pengaruh df/dt yang besar dapat mengakibatkan pembangkit-pembangkit kecil lainnya mengalami gangguan, dan bisa menyebabkan sistem menjadi Collapsed atau bahkan terjadi Black Out dan yang lebih berbahaya jika sampai terjadi padam total. 3. Penanganan yang dilakukan untuk kasus penurunan frekuensi yaitu dengan menambah putaran atau daya di sisi pembangkit jika terdapat cadangan putar, atau dengan cara pelepasan beban (load shedding). Load shedding terbagi atas dua yaitu pelepasan beban secara

7 manual (manual load shedding) dan pelepasan beban oleh UFR (automatic load shedding). DAFTAR PUSTAKA Anderson, P.M. and Fouad, A.A., Power System Control. and Stability, The Iowa State University Press, Ames, Iowa. Aris,Sugiharto Pemrograman GUI dengan MATLAB. Yogyakarta : Andi Offset Fouad, A.A., Power System Transient Stability Analysis Using the Transient Energy Function Method, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey. Greenwood, A., Electrical Transient in Power Systems, Wiley Interscience, New York. JICA presentation, Hotel Clarion, Juni Saadat, Hadi, Power System Analysis, McGraw-Hill Stevenson, William D., 198), Analisis Sistem Tenaga Listrik, Erlangga, Jakarta.